Первым известным предком этого рода был упоминаемый в летописях за 1091 год Эгильмар, граф Леригау, умерший в 1108 году. Его сын стал графом Ольденбурга, находящегося на северо-западе Германии на побережье Северного моря.
Стремительное возвышение этой семьи началось в XV веке, когда потомок Эгильмара, граф Дитрих Счастливый (умер в 1440 году) женился на дочери герцога Герхарда VI Шлезвиг-Голштейнского, Хедвиге. Сам герцог Герхард был потомком датских королей и имел права на датский королевский престол. Эти права унаследовал его внук, сын Дитриха Счастливого, граф Христиан Ольденбургский (1426-1481). После пресечения королевской династии в Дании Христиан был в 1448 году выбран королём Дании, а в 1450 году стал королём Норвегии, а вскоре и герцогом Шлезвиг-Голштейна.
Так была основана королевская линия Ольденбургского дома. Графство же Ольденбург перешло к брату Христиана, а после смерти в 1667 году графа Антона Гюнтера стало владением Дании. Династия Ольденбургов разделялась на несколько линий.
Старшая королевская линия правила Данией более 400 лет, с 1448 по 1863 год, и пресеклась со смертью короля Фредерика VII. Средняя линия, основанная братом датского короля Фредерика II, герцогом Иоанном (умер в 1622 году) получила название Голштейн-Зонденбургской. В XVII веке она распалась на две ветви: Августенбургскую и Глюксбург-Бекскую. Один из представителей этой линии, принц Пётр Голштейн-Бекский (1698-1775), стал российским генерал-фельдмаршалом.
Сначала принц Пётр служил полковником в армии ландграфа Гессен-Кассельского. В 1734 году его мать обратилась к императрице Анне Иоанновне с просьбой о принятии сына на российскую службу. Принц с чином полковника был зачислен в русскую армию и получил под своё командование полк. Служил он под начальством графа Миниха и в 1738 году был произведён в генерал-майоры. В 1741-1743 годах Пётр Голштейн-Бекский участвовал в войне со Швецией и в 1742 году стал генерал-поручиком. Императрица Елизавета Петровна в 1755 году пожаловала его в генерал-аншефы и назначила ревельским губернатором.
За время недолгого царствования императора Петра III принц вознёсся на вершину славы. Он стал членом Государственного совета и в 1762 году — генерал-фельдмаршалом.
Императрица Екатерина II благосклонно отнеслась к принцу Петру, оставив его в должности ревельского губернатора. Фельдмаршал граф Миних так отзывался о принце Петре Голштейн-Бекском: «...крепкого и здорового сложения, справедливый и хороший полководец, служит охотно и добрый воин».
Потомок Петра Голштейн-Бекского в 1863 году унаследовал датский престол под именем короля Христиана IX. Сын Христиана Георг в 1862 году получил греческий королевский престол. Глюксбурги правили Грецией до свержения монархии в 1974 году. Мать последнего российского императора Николая II, императрица Мария Феодоровна, была дочерью короля Христиана IX.
Глюксбургская ветвь Ольденбургского дома в 1905 году взошла также и на норвежский престол, на котором, в лице короля Харальда V, находится и поныне. Сегодня Данией правит праправнучка Христиана IX, королева Маргрете II.
За средней Ольденбургской линией идёт младшая Голштейн-Готторпская линия. Основателем её был герцог Адольф (умер в 1586 году), сын короля Дании Фредерика I.
Эта ветвь владела землями в Голштинии, и столицей её владений был город Киль. Герцоги Голштейн-Готторпские постоянно конфликтовали с Данией из-за своих владений. Они всегда были в династическом союзе со Швецией — противницей датских королей. Поражение короля Швеции Карла XII в Северной войне против России, создание Петром I Российской империи заставили племянника Карла XII, герцога Карла Фридриха Голштейн-Готторпского (1702-1739), бывшего также одним из наследников шведской короны, заключить союз с Россией.
В 1725 году Карл Фридрих женился на дочери императора Петра I цесаревне Анне Петровне. От этого брака у него был единственный сын Карл Пётр Ульрих, ставший в 1741 году по повелению своей тётки императрицы Елизаветы Петровны наследником русского престола. Он был вывезен в Россию, принял православие, получил титул великого князя и стал зваться Петром Фёдоровичем.
Став императором, Пётр III вызвал в Россию своего двоюродного дядю принца Георга Людвига (1719-1763). Он ранее служил в армии короля Пруссии Фридриха Великого в чине генерал-майора и был кавалером ордена Чёрного Орла. Во время Семилетней войны он воевал против России. В 1761 году принц Георг Людвиг уволился с прусской службы и вернулся в Голштинию. При Петре III началась стремительная карьера этого голштинского принца. Император присвоил ему титул императорского высочества и звание генерал-фельдмаршала. Во время переворота 1762 года Георг Людвиг был арестован и через несколько дней выслан в Германию. Впрочем, императрица Екатерина II милостиво обошлась с принцем (она приходилась ему племянницей), он был назначен штатгальтером Голштинии и получил 150 тысяч рублей.