Den 42-årige Xavier Bettel och hans partner sedan många år, den belgiske arkitekten Gauthier Destenay, möttes av ett stort antal välgångsönskare när de kom ut ur stadshuset efter en privat ceremoni på fredagskvällen.
Bettel blev parlamentsledamot redan som 26-åring, avancerade till borgmästarposten i huvudstaden Luxemburg 2011 och efterträdde i december 2013 Jean-Claude Juncker som premiärminister.
Då hade han redan i drygt fem år varit helt öppen med sin homosexualitet.
– Jag har bara ett liv och jag tänker inte gömma mig, förklarade han i en intervju med amerikanska The Los Angeles Times i fjol.
Paret Bettel och Destenay har länge levt öppet med sitt förhållande.
– Jag fick inbjudningar de första två, tre, fyra åren till ”herr och fru”. Men nu är det uppenbart för alla. Om jag inte bjuds in med Gauthier så går jag inte, sade Bettel till The Los Angeles Times.
Samkönade äktenskap infördes i Luxemburg från den 1 januari i år. Partnerskap – som Bettel och Destenay ingick 2010 – har dock varit tillåtna sedan 2004.
Islands dåvarande premiärminister Jóhanna Sigurðardóttir blev 2010 den första sittande regeringschefen i världen som ingick samkönat äktenskap.
Fakta: Luxemburg
- Det lilla storhertigdömet Luxemburg är till ytan något mindre än Blekinge och har drygt en halv miljon invånare.
- Statschef är storhertig Henri (född 1955), som år 2000 efterträdde fadern Jean (född 1924) när denne valde att abdikera efter 35 år på sin post.
- Premiärminister sedan december 2013 är liberale Xavier Bettel (född 1973). Såväl Bettel som hans biträdande premiärminister, socialisten Etienne Schneider (född 1971) är öppet homosexuella.
- Öppet homosexuella världsledare är fortfarande extremt ovanligt. Islands Johanna Sigurdardottir (född 1942) blev den första att ingå äktenskap som regeringschef, när hon 2010 gifte sig med sin partner Jonina Leosdottir (född 1954).