Luksemburg on Euroopa väikseimaid riike, olles maailma 194 iseseisva riigi hulgas suuruselt 175. kohal. Riigi territoorium on 2586 km2, pikkus on põhjast lõunasse 82 km ning laius 57 km. Idas piirneb Luksemburg Reinimaa ja Saarimaa liidumaadega ning lõunas Prantsusmaa Lorraine'i maakonnaga. Läänes ja põhjas asub Belgia Valloonia piirkond.    Riigi põhjapoolset kolmandikku nimetatakse Oeslingiks, mis on osa Ardennide mäestikust. Maastikku iseloomustavad peamiselt künkad ja madalad mäed, kõrgeim punkt on Kneiff (559 m merepinnast). Piirkond on hõreda asustusega ning seal on ainult üks linn (Wiltz), kus elab üle 2000  elaniku.    Lõunapoolset tihedama asustusega riigi osa (2/3 riigist) nimetatakse Gutlandiks. See piirkond on mitmekesisem ja seda jaotatakse omakorda viieks geograafiliseks piirkonnaks. Luksemburgi platoo, kus asub pealinn, on suur tasane liivakivi moodustis. Riigi idaosas paiknevat nn Väikest Šveitsi (väga omapärane ja kauni loodusega piirkond) iseloomustab ebatasane maastik ning tihedad metsad. Madalaim piirkond Moseli jõe orus kulgeb piki riigi kagupiiri. Riigi madalaim punkt (132 m merepinnast)  on kahe suure jõe (Mosel ja Sauer) ühinemiskohas. Riigi tööstuspiirkond ("Punane Maa") asub riigi lõuna- ja edelaosas ning seal paiknevad mitmed Luksemburgi suuremad linnad.    Luksemburgi ja Saksamaa piiri märgivad kolm jõge: Mosel, Sauer ja Our. Suuremad jõed on veel Alzette, Attert, Clerve ning Wiltz. Kesk-Saueri ja Atterti orud tähistavad Gutlandi ja Oeslingi vahelist piiri.    Administratiivselt jaotub Luksemburg kolmeks piirkonnaks, mis jagunevad 12-ks kantoniks ning need omakorda  116-ks kommuuniks. 12-l kommuunil (millest üks on pealinn Luxembourg) on linna staatus.    Luksemburgis on pehme mandriline kliima koos rohke sademetega, seda eriti suve lõpus.