Пасля смерці Конрада II, які не пакінуў сыноў, графства, у якім права на спадчыну перадавалася толькі па мужчынскай лініі, вярнулася ў склад Свяшчэннай Рымскай імперыі. Імператар тады ж перадаў графства графу Намюра Генрыху, маці якога была дачкой Конрада I Люксембургскага.
1346 — 1353: Карл I (1316—1378), сын папярэдняга, таксама кароль Чэхіі з 1346, кароль Германіі (Карл IV) з 1346, імператар Свяшчэннай Рымскай імперыі з 1355
Герцагі Люксембурга
У 1353 годзе Карл перадаў Люксембург свайму брату Венцэславу (Венцэлю), а ў 1354 годзе зрабіў Люксембург герцагствам.
1461—1461: Людовік XI (1423—1483), кароль Францыі, сын папярэдняга. Саступіў правы на Люксембург герцагу Бургундыі Філіпу Добраму ў знак удзячнасці за дапамогу, якую той аказаў яму ў перыяд, калі Людовік быў дафінам.
1411—1443: Елізавета фон Гёрліц (1390—1451), пляменніца Венцэля II і Жыгімонта, дачка Іаана фон Гёрліц. Для выплаты абавязкаў прадала Люксембург герцагу Бургундыі Філіпу III Добраму
1467—1477: Карл Смелы (1433—1477), герцаг Бургундыі, Брабанта, Лімбурга, Люксембурга, граф Бургундыі, Артуа, Генегау, Галандыі, Зеландыі, маркграф Намюра з 1467, герцаг Гелдэрна c 1473, сын Філіпа III
1477—1482: Марыя (1457—1482), герцагіня Бургундыі, Брабанта, Лімбурга, Люксембурга, Гелдэрна, графіня Бургундыі, Артуа, Генегау, Галандыі, Зеландыі, маркграфіня Намюра, дачка Карла I
1598—1621: Ізабела Клара Яўгенія (1566—1633), герцагіня Брабанта, Лімбурга, Гелдэрна і Люксембурга, графіня Бургундыі, Артуа, Генегау, маркграфіня Намюра з 1598, дачка караля Філіпа II
1665—1700: Карл III (1661—1700), кароль Іспаніі (Карл II), герцаг Брабанта і інш., сын караля Філіпа IV
Падчас Вайны за іспанскую спадчыну 1701—1714 года за Люксембург у шэрагу іншых нідэрландскіх уладанняў Габсбургаў спрачаліся Філіп Анжуйскі (будучы Філіп V Іспанскі) і Карл Аўстрыйскі (будучы імператар Карл VI). У выніку ў 1713 годзе герцагства апынулася ў руках Карла.
1713—1740: Карл IV (1685—1740), імператар Свяшчэннай Рымскай імперыі (Карл VI)
1740—1780: Марыя-Тэрэзія (1717—1780), імператрыца Свяшчэннай Рымскай імперыі, дачка папярэдняга
муж: Франц I Стэфан Латарынгскі (1708—1765), імператар Свяшчэннай Рымскай імперыі
1840—1849: Вільгельм II (1792—1849), кароль Нідэрландаў (Вілем II), сын папярэдняга
1849—1890: Вільгельм III (1817—1890), кароль Нідэрландаў (Вілем III), сын папярэдняга
Вялікія герцагі Люксембурга
Вілем III пакінуў толькі дачку, якая атрымала ў спадчыну каралеўства Нідэрланды. Але, паколькі ў Люксембургу права на спадчыну перадавалася толькі па мужчынскай лініі, то герцагам стаў бліжэйшы сваяк па мужчынскай лініі, якім быў герцаг Насау Адольф.