此后200多年，卢森堡伯国的版图基本上没有什么变化。1308年，转折来了。卢森堡家族的亨利七世成为神圣罗马帝国皇帝，为儿子争得了波西米亚的王位。1346年，亨利七世之子、卢森堡的查理四世也成为皇帝，并夺取了勃兰登堡和卢萨蒂亚两块领地。
卢森堡家族的领地空前广大，小小的卢森堡伯国看起来并不起眼。此时的卢森堡伯国由查理四世的一个儿子温斯莱斯统治，借着家族的权势，卢森堡伯国于1353年升级为卢森堡公国，并正式加入神圣罗马帝国。从1364年开始，卢森堡公国的版图面积也扩大了一倍多，达到了臻于历史极盛，接近1万平方公里。
然而，温斯莱斯是个典型的败家子，就知道花钱，为了贷款竟把卢森堡公国当成了抵押，后来就再也没有收回来。到了1443年，卢森堡公国落入了勃艮第公爵“好人”腓力的手里。从此，卢森堡公国就成为勃艮第王朝的领地。
1477年，“大胆”查理在南锡被瑞士人干掉了，勃艮第王朝也随之覆灭。于是，卢森堡公国又作为嫁妆之一落入哈布斯堡王朝手中，并成为尼德兰的一部分。不过到此时为止，卢森堡公国的版图一直没有减少。
