השטחים שקיבל רולו מהמלך כבר נכבשו למעשה בידי הוויקינגים, והיו מיושבים על ידם כבר זמן מה. בירת הדוכסות הייתה רואן, וכשהיא התרחבה מערבה נוספה בירה מערבית בעיר קן. במהלך המאה ה-10 הגדילו הדוכסים את שטחם עד שהדוכסות הגיעה לשיאה ב-1050.
המלכים הנורמנים הזניחו את שטחיהם בנורמנדיה עצמה, שם חבו את נאמנותם למלך צרפת, והעדיפו לגבש את כוחם בממלכת אנגליה החדשה. עושרם הרב שימש לבניית קתדרלות, טירות וביסוס המשטר באנגליה ולא להגנת נורמנדיה, וכך הם ניכרו את האוכלוסייה המקומית והחלישו את הדוכסות בעוד כוחם של מלכי צרפת גדל. הדוכסות נשלטה כחלק מהממלכה האנגלו-נורמנית עד 1204 אז פיליפ השני, מלך צרפת כבש את כל שטחי הדוכסות מלבד איי התעלה.
במהלך מלחמת מאה השנים כבשו האנגלים מספר פעמים את נורמנדיה, אך ב-1468 החזיקו בה הצרפתים באופן סופי. המהפכה הצרפתית ב-1789 סימנה את קיצן של זכויותיה ההיסטוריות של הדוכסות, וב-1790 חולק השטח לחמישה מחוזות.