Lediglich bei den Sommerspielen 1932 in Los Angeles nahm Luxemburg nicht teil. Den Boykott der Spiele in Moskau 1980 unterstützte Luxemburg nicht, nahm jedoch auch nicht unter seiner Nationalflagge teil, sondern unter der olympischen Flagge. Bei Winterspielen entsandte Luxemburg bislang nur unregelmäßig Delegationen mit wenigen Teilnehmern.
Insgesamt wurden 465 Teilnehmer entsandt. Luxemburgische Sportler gewannen insgesamt vier Medaillen.
Bei Michel Théato, der bei den Spielen 1900 in Paris im Marathon siegreich war, wurde erst nachträglich festgestellt, dass dieser lediglich die luxemburgische Staatsangehörigkeit besaß. Zuvor hatte man angenommen, er sei Franzose. Das IOC wertet seinen Sieg noch heute für Frankreich.
Erster offizieller Medaillengewinner war somit 1920 der Gewichtheber Joseph Alzin, der im Schwergewicht die Silbermedaille gewann. 1952 gewann der Leichtathlet Josy Barthel beim Lauf über 1500 Meter mit Gold die zweite Medaille für Luxemburg bei Olympischen Spielen. Bei den Winterspielen 1992 in Albertville kamen zwei weitere Silbermedaillen hinzu, die Marc Girardelli im Riesenslalom und im Super-G gewann.
