Latvijas un Luksemburgas sadarbības virzību nosaka abu valstu dalība ES un NATO. Latvijas Republikas un Luksemburgas Lielhercogistes divpusējās attiecības intensificējās līdz ar vairāku augsta līmeņa amatpersonu vizīšu apmaiņu 1999. un 2000. gadā, kā arī Latvijas Valsts prezidentes valsts vizīti Luksemburgā 2006. gada nogalē.
Latvijas un Luksemburgas sadarbība notiek arī Baltijas un Beniluksa valstu (3+3) sadarbības formāta ietvaros, īpaši ārlietu ministru konsultāciju veidā. Kopš pirmās, toreizējā ārlietu ministra Arta Pabrika ierosinātās 3+3 tikšanās 2007. gadā, notikušas vēl sešas tikšanās: Igaunijā, Luksemburgā, Lietuvā, Beļģijā un Latvijā. Šāds sadarbības formāts ir izrādījies ļoti veiksmīgs un ir plānots to turpināt.