Los colores de Luxemburgo se conocen desde la Edad Media. La primera bandera fue izada por el conde Guillermo de Luxemburgo en 1123 y tenía una franja horizontal, probablemente amarilla y roja. El conde Enrique V de Luxemburgo utilizó en 1240 un escudo a rayas blancas y azules y una bandera con un león rojo coronado. En 1815, Guillermo, rey de los Países Bajos, se convirtió en Gran Duque de Luxemburgo y adoptó la bandera de Luxemburgo. Era idéntica a la bandera oficial de Holanda (nombre oficioso del Reino de los Países Bajos). Sin embargo, los orígenes históricos de estas dos banderas son diferentes. El reinado de Guillermo I afectó a Luxemburgo, y la "provincia" tuvo que participar en la Revolución Belga de 1830. La bandera de Bélgica se adoptó en 1831 y es la bandera oficial belga en la actualidad, pero fue la bandera de Luxemburgo hasta 1839, tras lo cual volvieron a utilizar la bandera holandesa. En 1848, la bandera de Luxemburgo apareció por primera vez en la forma en que la conocemos hoy. El color azul claro se eligió para distinguirla de la bandera de los Países Bajos. La elección de la bandera a rayas estuvo probablemente influida por la Revolución Francesa. En aquella época, muchas banderas nacionales utilizaban la tricolor como símbolo de libertad. En el periodo de 1914 a 1918, se utilizó la bandera del Imperio Alemán, que consistía en tres franjas horizontales iguales de colores negro (arriba), blanco y rojo (abajo).

Sin embargo, la tricolor roja, blanca y azul no se convirtió en la bandera nacional de Luxemburgo hasta 1972 y se utilizó en esta forma hasta 1993, fecha a partir de la cual se cambió la relación de aspecto de 1:2 a 3:5, mientras que los colores permanecieron inalterados. Así pues, la bandera se utiliza de facto desde 1972, pero no se adoptó oficialmente hasta 1993.
La bandera del León Rojo es el símbolo de los tribunales civiles de Luxemburgo. Consiste en un león rojo sobre sus patas traseras sobre un fondo de franjas horizontales de cinco rayas blancas y cinco azules. El león tiene una corona dorada en la cabeza, y su lengua y garras también son de color dorado. El escudo del Gran Ducado de Luxemburgo también tiene un león rojo que adorna un escudo con una corona ducal.
La sustitución de la bandera de Luxemburgo por la del león rojo fue propuesta por el jefe de uno de los grupos parlamentarios. La gran mayoría de los ciudadanos del país expresaron su apoyo a su propuesta. En una encuesta realizada por una emisora de radio, el noventa por ciento de la gente votó a favor de adoptar la bandera del león rojo como bandera nacional. Este estandarte, que data del siglo XIII, era la bandera ancestral de la Casa de Luxemburgo. Sin embargo, los diputados no tienen prisa por aprobar una nueva ley sobre la bandera nacional de Luxemburgo, y se sigue debatiendo si el león rojo puede sustituir a la actual tricolor en las astas del país.