Panování dynastie obecně známé jako Lucemburkové bylo ovšem zlatou dobou lucemburské historie. Podle spisu Jana z Arrasu odvozovali Lucemburkové svůj původ od bájné víly Meluzíny. Skutečnou zakladatelkou rodu však byla hraběnka Ermesinda (asi 1186 – 1247), jediný potomek hraběte Jindřicha IV. Slepého. Roku 1308 se rodu lucemburských hrabat dostalo velké cti: Jindřich VII. Lucemburský byl po smrti Albrechta Habsburského zvolen králem v římskoněmecké říši. Tím se Lucemburkové i Lucembursko staly důležitým hráčem evropské politiky. V roce 1310 se Lucemburkové dostali na český trůn, když se Jan Lucemburský oženil s Eliškou Přemyslovnou. Jan byl považován za symbol středověkých rytířských ctností, v Lucembursku založil například tradici slavností Schueberfouer (1340) a je zde vnímán jako národní hrdina. Na vévodství bylo hrabství povýšeno roku 1354 Janovým synem Karlem IV., jedním z nejvýznamnějších Lucemburků, který se stal i římským císařem a českým králem. Prvním vévodou byl Václav Lucemburský, který z lucemburského dvora učinil kulturní centrum své doby, proslul především jako dlouholetý mecenáš kronikáře a básníka Jeana Froissarta, autora tzv. "Kroniky stoleté války", která zachycuje události okolo vleklého sporu Anglie s Francií a mimo jiné také podle očitého vyprávění vojáků popisuje průběh bitvy u Kresčaku, kde padl Jan Lucemburský. Sám Václav byl význačný básník. Jeho připojení hrabství Chiny roku 1364 přivedlo Lucembursko na historický vrchol územní expanze. Posledním Lucemburkem na lucemburském vévodském trůně byla Eliška Zhořelecká.