Catatan–Peringkat yang diberikan untuk cabang olahraga lintasan hanya dalam batas panas atlet
Q = Memenuhi syarat untuk babak berikutnya
q = Memenuhi syarat untuk babak berikutnya sebagai pecundang tercepat atau, dalam cabang olahraga lapangan, berdasarkan posisi tanpa mencapai target kualifikasi
NR = Rekor nasional
N/A = Babak tidak berlaku untuk cabang olahraga tersebut
Bye = Atlet tidak diharuskan untuk bertanding dalam babak tersebut
Luxembourg memasukkan skuad yang terdiri dari tiga pembalap (dua putra dan satu putri) untuk berkompetisi dalam balap jalan raya Olimpiade masing-masing, berdasarkan hasil finis mereka di peringkat 50 nasional teratas (untuk putra) dan peringkat 22 teratas (untuk putri) dalam Peringkat Dunia UCI.[2]
Luksemburg meloloskan satu penunggang dressage ke kompetisi berkuda Olimpiade, dengan finis di posisi dua teratas, di luar seleksi grup, pada FEI Olympic Peringkat individu untuk Grup B (Eropa Barat Daya), yang menandai debut negara tersebut dalam olahraga tersebut.[3]
Perenang Luksemburg selanjutnya mencapai standar kualifikasi dalam acara berikut (hingga maksimum 2 perenang di setiap acara pada Waktu Kualifikasi Olimpiade (OQT), dan berpotensi 1 pada Waktu Seleksi Olimpiade (OST)):[4][5]
Luksemburg mengirimkan dua atlet ke cabang tenis meja di Olimpiade. Memasuki Olimpiade keenamnya berturut-turut, Ni Xialian mengamankan satu dari tiga tempat yang tersedia di nomor tunggal putri dengan kemenangan medali perunggu di Pesta Olahraga Eropa 2019 di Minsk, Belarusia.[6] Sementara itu, Sarah de Nutte otomatis terpilih di antara sepuluh pemain tenis meja teratas yang bersaing untuk lolos bergabung dengan Ni Xialian di acara yang sama berdasarkan Peringkat Olimpiade ITTF 1 Juni 2021.[7]
Luksemburg meloloskan satu pun atlet triatlon melalui Peringkat Dunia Perorangan, yang menandakan kembalinya negara tersebut ke Olimpiade untuk pertama kalinya sejak Beijing 2008.
