Auch im Großherzogtum Luxemburg wird Weinbau betrieben, allerdings beschränkt er sich weitestgehend auf den Bereich an der Mosel. Entlang der deutschen Grenze, dem Flussverlauf der Mosel folgend, wird in Luxemburg Weinbau betrieben. Die Region ähnelt in ihrem Erscheinungsbild sehr stark der gleichnamigen deutschen Anbauregion.
Die Rebfläche umfasst rund 1.300 Hektar und erstreckt sich von Schengen bis Wasserbillig auf einem schmalen Streifen entlang des Flusses.
Der Schwerpunkt der Weinproduktion in Luxemburg liegt bei trockenen Weißweinen. Dieser werden fast ausschließlich sortenrein gekeltert, insbesondere aus der Rebsorte Müller-Thurgau, der hier auch Rivaner genannt wird. Weitere wichtige Sorten sind Elbling, eine sehr alte Sorte, die hier häufig in den Weingärten zu finden ist. Auch Auxerrois, Gewürztraminer, Pinot Gris und Riesling werden angebaut. Rotweine aus Luxemburg werden fast ausschließlich aus Pinot Noir gekeltert, sind aber nur selten zu finden.
Neben trockenen Weißweinen werden auch Schaumweine erzeugt, der nach der Champagnermethode hergestellte Crémant de Luxembourg erfreut sich auch außerhalb der Landesgrenzen des Herzogtums einiger Beliebtheit.
Da es in Luxemburg nur ein Weinbaugebiet gibt, existieren keine Appellationen wie sie aus anderen, größeren Weinbauländern bekannt sind. 1935 wurde allerdings das Qualitätssystem „Marque Nationale des Vins Luxemburgois“ eingeführt, das die Herkunft und die Grundqualität des Weines garantiert. In einer staatlichen Einrichtung werden alle Weine einer analytischen und sensorischen Prüfung unterzogen und auf einer Skala, die bis 20 Punkte reicht, eingeordnet. 12 Punkte müssen erreicht werden, um den Hinweis „Marque Nationale des Vins Luxemburgois“ auf der Flasche anzubringen. Bei 14 Punkten gibt es die Einstufung „Vin Classé“, die auf dem Etikett angebracht werden darf, bei 16 Punkten „Premiere Cru“ und bei 18 Punkten „Grand Premier Cru“.
Die Bezeichnung „Vin de Glace“ steht für Eiswein, „Vendage Tardive“ für Spätlese und „Vin de Paille“ für Strohwein. Außerdem gibt es die „Vins Barrique“ womit fast immer Chardonnays gemeint sind, die im kleinen Eichenholzfass gelagert wurden.
Die Zahl der Weinbaubetriebe in Luxemburg ist seit vielen Jahren rückläufig, etwas mehr als 60% aller Weine aus Luxemburg stammen von einem Zusammenschluss mehrerer Winzergenossenschaften. Der übrige Teil wird von kleineren Weinkellereien erzeugt, von denen sich einige zu einem Verbund zusammengeschlossen haben, der sich dem organischen Weinbau verpflichtet hat.