La història del ducat va començar al segle xi, d'antuvi com un comtat, quan el duc de Luxemburg, Frederic II va fer construir el castell al promontori de Limburg, que va donar el seu nom al ducat i a la ciutat.
La filla única de Federic, Judith, va casar el 1065 el comte d'Arlon, Walram-Udo, i aportà el comtat com dot. El seu fill, Enric I, nebot de l'emperador Enric IV, el títol de duc de la Lotaríngia inferior. Es va seguir una baralla entre els comtes de Lovaina i de Limburg per a saber qui tenia el dret de portar el títol. El 1128, l'emperador Lotari III l'atorgà a Walram II, fill d'Enric I. El 1139, el títol tornà al Brabant.
Quan Ermengard, filla única de Walram IV morí el 1283, una guerra de successió esclatà. Després de la batalla de Worringen es va concloure un tractat de pau que atorga la sobirania del ducat en unió personal als ducs de Brabant. Des d'aleshores, el ducat va seguir la història de Brabant: passarà a la unió personal de les Disset Províncies borgonyons, després als Països Baixos espanyols, als Països Baixos austríacs fins borgonyons, fins a l'abolició de les antigues províncies després de l'annexió a França el 1793. Des d'aleshores, la part major del seu territori es va afegir al departament de l'Ourte.
1046 - 1065: Frederic de Luxemburg (1003 † 1065). Adquirit per matrimoni. Frederic el va cedir en dot a la seva filla Judit (Juta) que es va casar amb Walerà II comte d'Arlon
1082 - 1119: Enric I (1059 † 1119), fill de Walerà I. Duc a de Baixa Lotaríngia de 1101 a 1106.
casat amb Adelaida de Pottenstein (1061 † 1106)
Quan el 1101, l'emperador Enric IV el va nomenar duc de Baixa Lotaríngia va agafar el títol de duc i quan l'emperador Enric V li va retirar el ducat el 1106 va conservar el títol ducal que amb el temps va esdevenir duc de Limburg.
Ducs de Limburg
1119 - 1139: Walerà II (1085 † 1139), fill, duc de Limburg i de Baixa Lotaríngia.
casat vers 1110 amb Jutta de Gueldre (1087 † 1151), senyora de Wassenberg
casada el 1276 amb Renald I († 1326), duc de Gueldre que el 1283 va obtenir del emperador el dret a conservar Limburg de manera vitalícia, però fou expulsat i desposseït del Limburg per Joan I de Brabant després de la batalla de Worringen (1288)
1288 - 1294: Joan I de Brabant el Victoriós (1253 † 1294), fill (segon) d'Enric III de Brabant (1248-1261) i germà d'Enric IV de Brabant (1261-1267), comte de Brabant des de 1267. Conquesta Limburg (amb el comtat annex de Dalhem) el 1288.
De 1839 a 1866 es va crear un nou ducat de Limburg, al territori de l'actual província del Limburg neerlandès per a compensar en Guillem I per a la pèrdua de la part occidental del Luxemburg. Guillem I n'era el sobirà i en rebé el títol. Era una província neerlandesa que al mateix temps era membre de la confederació germànica. La província (o el ducat) tenia representants al parlament de La Haia i al parlament de la confederació a Francfort. El 1866, en sortir de la confederació la província va perdre el títol de ducat. El 1867, Otto von Bismarck va exigir que tornés a la confederació i amenaçava breument d'atacar els Països Baixos.