As cores de Luxemburgo são conhecidas desde a Idade Média. A primeira bandeira foi erguida pelo conde William de Luxemburgo em 1123 e tinha uma faixa horizontal, provavelmente amarela e vermelha. O conde Henrique V de Luxemburgo usou um brasão listrado de branco e azul e uma bandeira com um leão coroado de vermelho em 1240. Em 1815, Willem, rei dos Países Baixos, tornou-se grão-duque de Luxemburgo e adotou a bandeira de Luxemburgo. Ela era idêntica à bandeira oficial da Holanda (o nome não oficial do Reino dos Países Baixos). Entretanto, as origens históricas dessas duas bandeiras são diferentes. O reinado de Guilherme I afetou Luxemburgo, e a “província” teve de participar da Revolução Belga de 1830. A bandeira da Bélgica foi adotada em 1831 e é a bandeira oficial da Bélgica atualmente, mas foi a bandeira de Luxemburgo até 1839, após o que eles voltaram a usar a bandeira holandesa. Em 1848, a bandeira de Luxemburgo apareceu pela primeira vez na forma em que a conhecemos hoje. A cor azul clara foi escolhida para diferenciá-la da bandeira da Holanda. A escolha da bandeira listrada provavelmente foi influenciada pela Revolução Francesa. Naquela época, muitas bandeiras nacionais usavam a tricolor como símbolo de liberdade. No período de 1914 a 1918, foi usada a bandeira do Império Alemão, que consistia em três listras horizontais iguais de cores preta (superior), branca e vermelha (inferior).

No entanto, a tricolor vermelho-branco-azul tornou-se a bandeira nacional de Luxemburgo somente em 1972 e foi usada dessa forma até 1993, após o que a proporção foi alterada de 1:2 para 3:5, enquanto as cores permaneceram inalteradas. Assim, a bandeira tem sido usada de fato desde 1972, mas foi oficialmente adotada somente em 1993.
A bandeira do Leão Vermelho é o símbolo dos tribunais civis de Luxemburgo. Ela consiste em um leão vermelho nas patas traseiras contra um fundo de listras horizontais de cinco listras brancas e cinco listras azuis. O leão tem uma coroa dourada na cabeça, e sua língua e garras também são douradas. O brasão de armas do Grão-Ducado de Luxemburgo também tem um leão vermelho que adorna um escudo com uma coroa ducal.
A substituição da bandeira de Luxemburgo pela bandeira do leão vermelho foi proposta pelo chefe de um dos grupos parlamentares. A grande maioria dos cidadãos do país expressou seu apoio à proposta. Em uma pesquisa realizada por uma estação de rádio, noventa por cento das pessoas votaram a favor da adoção da bandeira do leão vermelho como bandeira nacional. Essa bandeira, que remonta ao século XIII, costumava ser a bandeira ancestral da Casa de Luxemburgo. No entanto, os deputados não têm pressa em aprovar uma nova lei sobre a bandeira nacional de Luxemburgo, e as discussões continuam sobre se o Leão Vermelho pode substituir a atual bandeira tricolor nos mastros do país.