ReliefDer Norden des Landes ist ein Teil der Ardennen und wird Ösling genannt. Dieser Teil liegt auf durchschnittlich 400 bis 500 Metern über dem Meeresspiegel. Die Landschaft im Ösling ist geprägt von bewaldeten Bergen, Hügeln und tiefen Flusstälern, wie zum Beispiel das Tal der Sauer. Mit 560 Metern stellt der Hügel „Kneiff“ in Huldange (deutsch: Huldingen) die höchste Erhebung des Landes dar.
Im Süden liegt das fruchtbare Gutland, das zum Lothringer Stufenland gehört. Dieses Gebiet weist eine höhere Bevölkerungs- und Industriedichte als das Ösling auf. Entwässert wird das Land durch die westöstlich verlaufende Sauer, mit Clerve und Our im Norden und Alzette im Süden. Der niedrigste Punkt des Landes, Spatz genannt (129 Meter ü. M.), befindet sich am Zusammenfluss von Sauer und Mosel in Wasserbillig.
Wichtige Flüsse Luxemburgs sind die Mosel, die im Südosten den Grenzfluss zu Deutschland bildet, die Sauer, die Our und die Alzette.