Nach dem Tod des niederländischen Königs Wilhelm III. wird Adolph von Nassau 1890 infolge des Nassauschen Erbfolgevertrages mit 73 Jahren Großherzog von Luxemburg. Er hatte sein Herzogtum Nassau-Weilburg 1866 nach dem Preußisch-Österreichischen Krieg verloren. Die Personalunion zwischen den Niederlanden und Luxemburg ist nun gelöst
Wohnsitz der Dynastie ist Schloss Berg, Amtssitz wird das hierfür speziell neu gestaltete Palais am Krautmarkt. Adolph kommt aber nur gelegentlich nach Luxemburg, sein Sohn Wilhelm IV. übernimmt 1905 die Regierungsgeschäfte.
In politischen Angelegenheiten überlässt der Großherzog seinem Staatsminister Paul Eyschen (1888–1915) alle wichtigen Entscheidungen. Im Schulwesen und in der Sozialpolitik setzt dieser sich für zahlreiche Reformen ein. Ihm verdanken wir auch den Erhalt von besonders markanten und pittoresken Festungsteilen. 1881 kommt es zum Ausbau der Abgeordnetenkammer, die von Anfang an als zu klein empfunden wurde.
Neben den alteingesessenen Fabriken, wie der Textilmanufaktur Schleifmühle, kommt es nicht zuletzt durch die Transportmöglichkeiten der populären Eisenbahn zur Ansiedlung neuer Industrien. Insbesondere die Stahlindustrie bringt dem Land wirtschaftlichen Aufschwung. Nachdem sie in 1879 das Patent des Thomas-Konverters erworben hat, errichtet die Gesellschaft Metz & Cie 1885 eine Eisenhütte in Düdelingen, in der Nähe der Erzvorkommen.