Základy hlavného a sídelného mesta Luxemburského vojvodstva boli postavené v 4. storočí ako rímska stanica v dobe normanských nájazdov. Jeho názov bol „Lucilinburhuc“. Siegfriedov hrad (r. 963) sa stal sídlom neskorších luxemburských vojvodov. Osada sa postupne dostavovala – v 10. storočí boli postavené hradby a v roku 1244 získala mestské práva. 200 rokov vládla v meste limburská dynastia. Mesto bolo niekoľkokrát dobyté. Až za vlády Ľudovíta XIV. sa zmenilo na mohutnú pevnosť, ktorej výstavbu riadil významný inžinier Sébastien Le Prestre de Vauban. Mesto prešlo pod správu Rakúska, neskôr Francúzska. Počas prvej i druhej svetovej vojny bolo Luxembursko okupované Nemeckom. Členitý terén mesta prekonáva asi 90 mostov.

Staršia časť Luxemburského Notre-Dame pochádza z rokov 1613 – 1621 a upúta pekný renesančný portál. Nová časť (1935 – 1938) je známa najmä vďaka krypte s renesančným náhrobkom (okolo r. 1610, so skupinovou plastikou Oplakávanie Krista), v ktorej sú uložené telesné pozostatky luxemburského vojvodu a českého kráľa Jána Luxemburského, otca Karola IV. V blízkosti sa nachádza radnica, pred ktorou stojí jazdecký pomník Viliama II.