La plus grande salle de concert de la ville est la Philharmonie Luxembourg, située sur le Plateau Kirchberg, à la Place de l'Europe. La Philharmonie est également le lieu de résidence de l'Orchestre Philharmonique du Luxembourg.
Le plan du bâtiment principal blanc a la forme d'un œil, la façade en acier et en verre est visuellement dominée par 823 colonnes blanches de 20 mètres de haut et 30 centimètres de diamètre. La grande salle de concerts Grande-Duchesse Joséphine-Charlotte (Grand Auditorium) peut accueillir jusqu'à 1500 personnes.
Depuis son ouverture en 2005, la Philharmonie propose un programme reconnu de grande qualité artistique. Des artistes comme Lang Lang, Hélène Grimaud, les interprètes classiques Diana Damrau et Andreas Scholl viennent au Luxembourg, ainsi que les chefs d'orchestre Muti, Mehta, Thielemann et Gergiev. Des orchestres comme les Philharmoniques de Vienne et de New York, le Concertgebouw d'Amsterdam ou l'Orchestre symphonique de Londres et des interprètes de jazz comme Chick Corea et Brad Mehldau sont également invités à Luxembourg. Le nombre de visiteurs de la Philharmonie se situe constamment au-dessus de la barre des 150.000 par an.
L'Espace Découverte se trouve au sous-sol de la Philharmonie. Il est destiné à la musique électroacoustique, à l'art expérimental dans le domaine de l'électronique, du film ou de la vidéo ou à des ateliers de musique interactifs.
Des concerts d'artistes de renommée internationale sont régulièrement organisés dans l'Atelier.