Поправки поддержали 56 депутатов, тогда как «против» проголосовали только четверо, сообщает ВВС.
Как говорится на сайте законодательного органа, эти изменения вступят в силу в 2015 году.
С 2004 года однополые пары в Люксембурге могли заключать гражданское партнерство.
Ксавье Беттель, вступивший на пост премьер-министра в декабре, является открытым геем и состоит в гражданском партнерстве с бельгийским архитектором Дестенеем Готье. Легализация однополых браков была одним из его предвыборных обещаний.
Напомним, в западных странах происходит легализация гомосексуальных отношений. 12 декабря Европейский суд уравнял гомосексуальное партнерство и традиционный брак, а 20 декабря однополые браки легализовали в Нью-Мексико, США.
В России прошлым летом был принят закон о запрете гей-пропаганды среди несовершеннолетних, вызвавший за рубежом противоречивые оценки.
Наряду с резкой критикой со стороны ряда общественников его принятие поддержали некоторые правозащитники и крупные религиозные деятели в Соединенных Штатах.