Po skončení napoleonských válek bylo na vídeňském kongresu Oldenbursko spolu s oběma jeho exklávami knížectvím Birkenfeld a bývalým biskupstvím Lübeck povýšeno na velkovévodství a vstoupilo do Německého spolku. V roce 1823 se vévodou resp. velkovévodou stal bývalý regent Petr Bedřich Ludvík Oldenburský jako Petr I. Oldenburský jenž však nikdy nepřijal titul velkovévody a vládl do své smrti jako vévoda Oldenburský a je přímým předkem všech po něm následujících panovníků Oldenburska. Po něm nastoupil v roce 1829 jeho syn Pavel Fridrich August Oldenburský jenž vládl do roku 1853. Po něm nastoupil jeho syn a vnuk Petra I. velkovévoda Petr II. Oldenburský, který vládl až do roku 1900 za jehož panování odstoupilo území při ústí řeky Jade Prusku k založení válečného přístavu Wilhelmshavenu, roku 1854 pak připojilo se k Německému celnímu spolku, kdežto Lübeck (knížectví) v záležitostech celních a poštovních příslušel k Dánsku. Zároveň připojeno bezprostředně k státu panství Kniphausen a Varel, r. 1863 a 1865 však marně prohlašovány nároky velkovévodské rodiny na Šlesvik-Holštýn. V roce 1866 se Oldenbursko postavilo rozhodně na stranu Pruska, vzdalo se všech práv na Šlesvik-Holštýn a postavilo své sbory k disposici Prusku, se kterým byla v roce 1867 sjednána vojenská konvence. V náhradu za tyto ústupky obdrželo 1 milion tolarů a holštýnský amt Ahrensböck a přistoupilo k Severoněmeckému spolku. V roce 1871 se stalo spolkovou zemí Německého císařství. V roce 1900 nastoupil jeho syn Fridrich August II. Oldenburský, jenž se stal posledním Oldenburským velkovévodou a v roce 1918 byl okolnostmi německé revoluce donucen abdikovat.