Die wohl erfolgreichste Sportart ist der luxemburger Radsport. So siegte bereits vier Mal ein Luxemburger bei der Tour de France. Dies waren:
François Faber 1909
Nicolas Frantz 1927, 1928
Charly Gaul 1958
Dabei war François Faber der erste Nicht-Franzose, der die Tour de France gewinnen konnte und Nicolas Frantz der bisher einzige Radfahrer, der von der ersten bis zur letzten Etappe das gelbe Trikot beim Toursieg tragen konnte.
Der Luxemburger Radsport bringt noch immer namhafte Radsportler hervor, die auch international regelmäßig für Schlagzeilen sorgen:
Kim Kirchen (Team T-Mobile)
Andy Schleck (Team CSC), Zweiter im Giro d'Italia 2007
Frank Schleck (Team CSC), Etappensieger bei der 15. Etappe der Tour de France 2006, Gewinner Amstel Gold Race 2006
Benoit Joachim (Astana)
Jempy Drucker (Fidea)
Tom Flammang (Team Sparkasse)
Mit dem Team Continental Cycling Team Differdange gibt es in Luxemburg ein Kontinental-Tour Team.