La constellation politique ainsi que le rôle croissant joué par l'artillerie vont peser sur l'avenir de la ville dont le sort se joue au cours des années 1540. Dans la lutte qui oppose François Ier à Charles Quint la ville change quatre fois de main pour rester finalement aux Habsbourg. Ceux-ci décident de revoir tout son système défensif. En de longs et interminables travaux qui s'étirent sur près d'un siècle et demi la ville fortifiée se transforme en forteresse.
Au bout d'un siège mémorable, dirigé par Vauban, la France de Louis XIV s'empare de Luxembourg en 1684. Vauban repense entièrement la défense de la ville et en fait un ensemble formidable au sens premier du mot, c'est à dire qui inspire une grande crainte. Rendue aux Habsbourg en 1697, la ville s'attire au XVIIIe siècle le surnom de "Gibraltar du Nord".
Conquise en 1795 par les troupes de la France révolutionnaire au bout d'un long blocus, la ville de Luxembourg devient en 1815, à la suite de la création du grand-duché de Luxembourg, membre de la confédération germanique, une forteresse fédérale avec une garnison prussienne.
Au XIXe siècle le Luxembourg passe du duel entre Bourbons et Habsbourg à l'affrontement franco-allemand. Une guerre a failli éclater en 1867 à son sujet entre Napoleon III et Bismarck. Elle a pu être évitée au dernier moment grâce au traité de Londres: le grand-duché est déclaré Etat neutre et les fortifications de sa capitale sont démantelées. Neuf siècles après Sigefroid Luxembourg a cessé d'être une forteresse. Il lui reste un site avec des remparts impressionnants et quelques problèmes... de trafic.