Landgrevskapet oppstod i 1567 ved arvedelingen av landgrevskapet Hessen mellom landgrev Filip den edelmodiges fire sønner. Grev Filip lot Hessen-Darmstadt tilfalle sønnen Georg den fromme (død 1598). I 1583 ble Hessen-Rheinfels innlemmet i landgrevskapet. Sønnen og etterfølgeren Ludvig V av Hessen-Darmstadt grunnla i 1607 universitetet i Giessen og innførte i 1623 en arvefølgeordning basert på førstefødselsrett. I hans område ble i 1604 også Hessen-Marburg innlemmet. Til tross for at han var lutheraner stod Ludvig likesom sønnen Georg II på keiserens side i trettiårskrigen.