Южная часть территории страны является продолжением Лотарингского плато и представляет собой холмистую средневысотную местность с выраженной системой гряд и уступов, постепенно понижающихся к востоку, на севере — отроги Арденн (высота до 565 м) и Рейнских Сланцевых гор. На севере страны, в Эслинге, занятом предгорьями Арденн, развит сильнорасчлененный рельеф с высотами до 400-500 м. Самая высокая точка — гора Бургплац (559 м). Реки относятся к бассейну Мозеля. Самая крупная река Люксембурга — Сюр (Зауэр) — берет начало на территории Бельгии и течет на восток, затем после слияния с Уром на юго-восток и юг и впадает в Мозель. Альзет, южный приток Сюра, протекает через столичный город Люксембург и промышленные города Эш-сюр-Альзет, Мерш и Эттельбрюк. В реках и ручьях Эслинга водится форель.В конце 18 — начале 19 века, когда Люксембург входил в состав Франции, он назывался департаментом Форэ («Лесным департаментом»). До сих пор около трети территории Люксембурга покрывают леса (на равнинах лиственные — дубовые и буковые, в горах — хвойные). Они сосредоточены в Эслинге и северной части Гутланда. В верхних частях склонов Арденн появляются лиственница и ель. Местами встречаются верещатники и торфяные болота.В долинах рек растут сады и виноградники. В садах и парках Люксембурга культивируют такие теплолюбивые растения, как грецкий орех, абрикос, падуб, самшит, кизил, барбарис. По климатическим особенностям Люксембург сходен с Нидерландами и Бельгией. Климат умеренный, переходный от морского к континентальному. Зима мягкая (средние температуры января +1 °С), лето нежаркое (средние температуры июля +17 °C). Осадков свыше 700 мм в год. В предгорьях Арденн зимой часто выпадает снег, иногда бывают морозы до –15 °С. Самые солнечные месяцы: май, июнь, июль и август; однако в первой половине сентября тоже бывает солнечно.