Félix Leopoldo María Guillermo de Nassau-Weilburg nació el 3 de junio de 1984 en el Hospital Materno Gran Duquesa Charlotte de Luxemburgo, al igual que hicieran tanto previa como posteriormente sus cuatro hermanos: los Príncipes Guillermo, Luis, Sebastián y la Princesa Alejandra. El Príncipe Félix es el segundo hijo de los Grandes Duques Enrique y María Teresa de Luxemburgo.
El nombre que eligieron sus padres resultó ser en honor de Félix de Borbón-Parma, su bisabuelo por parte de padre. Al bautizo de Félix de Luxemburgo acudieron en calidad de padrinos su tía por parte de madre, Catalina Mestre, y su tío paterno el Príncipe Juan de Luxemburgo.
El segundo hijo de los Grandes Duques Enrique y María Teresa cursó los estudios correspondientes a la escuela primara en el centro Lorentzweiler y, posteriormente, se trasladó a la escuela Nuestra Señora Santa Sofía de Luxemburgo donde permaneció hasta comenzar la educación secundaria que llevó a cabo en la Escuela Americana del país.
Tras asistir a la Escuela Internacional de Luxemburgo, en 1998 se marchó a estudiar al internado Alpin International Beau Soleil, ubicado en Villars-sur-Ollon (Suiza), donde terminó su educación obligatoria y desde donde ingresó en la Real Academia Militar de Sandhurst para cumplir con su formación militar. Sin embargo, con motivo de una lesión de rodilla tuvo que abandonar su estancia en la misma y desde entonces centró todos sus esfuerzos en los estudios superiores.
Precisamente fue durante su estancia en el país suizo donde comenzó una relación sentimental con Claire Lademacher, una multimillonaria hija de un empresario alemán.
El joven acudió posteriormente a la Universidad de Columbia donde cursó estudios relacionados con diferentes ámbitos que fueron desde las Ciencias Políticas a la Psicología y la Comunicación. En 2005 se unió al departamento de Marketing y Relaciones Públicas de Grand Chelem Management S.A y cuatro años después la Corte Ducal anunció que el joven daría inicio a sus estudios de bioética en la Universidad Pontificia Ateneo Regina Apostolorum de Roma.
Félix de Luxemburgo además de hablar luxemburgués, estudió francés, inglés, italiano y español, éste último motivado por los orígenes cubanos de su madre, la Gran Duquesa María Teresa de Luxemburgo.
El 13 de diciembre de 2012 se hizo oficial el compromiso entre el Príncipe Félix y Claire Lademacher, la que había sido su pareja durante más de 10 años, y el 17 de septiembre de 2013 tuvo lugar la ceremonia civil en Königstein mi Taunus, seguida de la religiosa que se celebró el 21 de septiembre de ese mismo año en la Basílica de Santa María Magdalena en Francia. Precisamente desde que contrajeron matrimonio, la pareja fijó su residencia en el sur de este país, donde la adinerada familia de Lademacher era propietaria de un viñedo.
El 15 de junio de 2014 el matrimonio daba la bienvenida a su primera hija, la Princesa Amalia Gabriela María Teresa de Nassau en el mismo centro hospitalario donde lo hiciera su padre, y cuyo bautizo se celebró en la Chapelle Saint-Ferréol de Francia. Allí acudieron como padrinos la hermana de Luix de Luxemburgo, la Princesa Alejandra y el hermano de Claire Lademacher.
Apenas dos años después de este nacimiento, el 28 de noviembre de 2016, nació en Suiza el segundo hijo de la pareja, el Príncipe Liam de Nassau, cuyo bautizo se celebró el 22 de abril de 2017 en una capilla del Vaticano y hasta donde asistieron en calidad de padrinos Anna Maria Pamin y Sebastián de Luxemburgo, hermano del Príncipe Félix.
