Storhertigdömet Luxemburgs historia är lång och omväxlande. Historien om dynastin sammanfaller med landets. Luxemburg uppstod som ett grevskap under borgen Luxemburg under 900-talet. Under 1200-talets slut nådde grevarna av Luxemburg stort inflytande och 1308 blev en av dem som Henrik VII tysk kung. Hans ätt utslocknade med kejsar Sigismund år 1437.
Huset Luxemburgs stamgods upphöjdes till hertigdöme på 1300-talet. Detta tillföll under mitten av 1400-talet hertigdömet Burgund och efter ett 30-tal år senare huset Habsburg. Vid en delning av huset Habsburgs besittningar tillföll Luxemburg den spanska och senare den österrikiska grenen. Mellan åren 1795 och 1815 tillhörde Luxemburg Frankrike.
Vid Wienkongressen 1815 beslöt stormakterna att bilda storhertigdömet Luxemburg och utsåg den nederländske kungen Vilhelm I till storhertig. Denna personalunion varade till 1890. Då Luxemburg vid den tiden endast tillämpade agnatisk tronföljd kunde drottning Wilhelmina ej bli Luxemburgs statschef. Tronen ärvdes istället av en annan gren av huset Nassau och hertig Adolf efterträdde kung Vilhelm III som storhertig i Luxemburg. Därmed skapades den nuvarande dynastin.
Då storhertig Wilhem IV endast hade döttrar lyckades han få representanthuset att godkänna att hans äldsta dotter i brist på manliga arvtagare skulle utses som presumtiv arvtagare till kronan.
Successionsordningen ändrades slutligen år 2011 då storhertigen meddelade att de interna reglerna i huset Luxemburg-Nassau modifierades för att införa jämställdhet mellan kvinnor och män på tronen. Den nya successionsordningen gäller för första gången till ättlingar till nuvarande storhertigen Henri.
