Фамилия Андреев-Люксембургский — составная, и две её части рассказывают о разных этапах истории рода. Первая часть, Андреев, образована от крестильного имени Андрей (с древнегреческого — «мужественный»). Это одна из самых распространённых русских фамилий, и её форма на -ов указывает на отчество: Андреев — буквально «сын Андрея». Скорее всего, основатель этой ветви рода был представителем высшего сословия, поскольку фамилии на -ов в среде духовенства и дворянства фиксировались раньше и строже, чем у крестьян.

Вторая часть — Люксембургский — отсылает к топониму. Люксембург — это государство (великое герцогство) в Западной Европе, член Европейского союза с 1957 года. Название происходит от верхненемецкого «lucilinburch» — «малый город». Вероятно, предок, давший эту приставку, был уроженцем тех мест либо долгое время там проживал. Но здесь есть и другая, более глубокая линия: Люксембурги — знаменитая династия, правившая в Священной Римской империи (1308–1313, 1346–1400, 1410–1437), Чехии (1310–1437), Венгрии (1387–1437) и, разумеется, в самом Люксембурге. Родоначальником династии стал герцог Лимбурга Валеран III (1170–1226), который через брак с графиней Люксембурга Эрмезиндой I (1186–1247) приобрёл права на эти земли. От его внуков, сыновей Генриха V Белокурого (1216–1271), пошли две ветви — имперская и французская.

Двойная фамилия такого типа (русская основа + иностранный топоним) в Российской империи часто возникала у дворян, получивших титул или земли, связанные с европейскими владениями, либо у тех, кто хотел подчеркнуть своё происхождение от знатного европейского рода. Встречаются и случаи, когда приставку «Люксембургский» давали по месту службы или дипломатической миссии. Словообразовательная модель здесь прозрачна: суффикс -ск- в «Люксембургском» стандартно указывает на принадлежность к местности или династии, а «Андреев» — чисто русское отчество. Таким образом, фамилия Андреев-Люксембургский — редкий пример соединения простонародной русской основы с европейским аристократическим топонимом, что делает её уникальной даже среди составных дворянских фамилий.