Die nachfolgende Liste nennt die Grafen, Herzöge und Großherzöge von Luxemburg in chronologischer Reihenfolge, gegliedert nach den jeweils regierenden Herrscherhäusern.
Luxemburg war bis 1795 Teil des Heiligen Römischen Reiches Deutscher Nation. Sein Herrscherhaus stellte im Spätmittelalter mehrere römisch-deutsche Kaiser. Im 15. Jahrhundert fiel es durch Kauf zunächst an die Herzöge von Burgund, dann durch Heirat an das Haus Habsburg. Unter den Habsburgern gehörte es zunächst zu den Spanischen, dann zu den Österreichischen Niederlanden. Von 1795 bis 1815 bildete das Land das französische Département des Forêts.
Der Wiener Kongress stellte Luxemburg 1815 als selbständiges Großherzogtum wieder her. Großherzog war in Personalunion der König der Niederlande. Durch die Belgische Revolution von 1830 und der daraus folgenden Abspaltung der südlichen Provinzen des Königreiches der Vereinigten Niederlande wurde das damalige Luxemburg zwischen Belgien und den Niederlanden aufgeteilt. Der hauptsächlich französischsprachige Westteil bildet seitdem die belgische Provinz Luxemburg. Das Großherzogtum war bis 1866 Mitglied des Deutschen Bundes. Die Personalunion mit den Niederlanden endete im Jahr 1890.