Hertugdømmet ble opprinnelige opprettet for Estefamilien, som styrte i Ferrara inntil 1597. I 1796 ble hertugdømmet okkupert av franske revolusjonsstyrker, og innlemmet i Den cispadanske republikk. Den siste hertugen av Estefamilien ble hersker over tidligere østerrikske områder i det sørvestlige Tyskland (Breisgau) og døde i 1803. Etter hans død ble Modena arvet av hans svigersønn, erkehertug Ferdinand av Østerrike-Este. Etter Napoleons nederlag i 1814 ble Ferdinands sønn, Frans IV, hertug av Modena. Han arvet senere også Hertugdømmet Massa og Carrara fra sin mor.