Holstein-Gottorpska ätten härstammar som en sidogren till Huset Oldenburg och grundades år 1544 då hertigdömena Slesvig och Holstein delades mellan den danske kungen och hans yngre bror, hertig Adolf av Holstein-Gottorp. Ätten kom att residera på det praktfulla Gottorps slott nära Slesvig stad, vilket blev ett kulturellt och politiskt centrum i regionen.

Under 1600-talet präglades ättens politik av strider med det danska kungahuset, ofta i allians med Sverige för att hävda sin suveränitet. Detta ledde till täta dynastiska förbindelser, inte minst genom äktenskapet mellan hertig Friedrich IV av Holstein-Gottorp och Hedvig Sofia av Sverige, dotter till Karl XI. Deras son, Karl Fredrik av Holstein-Gottorp, gifte sig med storfurstinnan Anna Petrovna av Ryssland, vilket lade grunden till den ryska grenen av ätten som besteg den ryska tsartronen med början i Peter III.

I Sverige kom ätten att överta tronen år 1751 i och med att Adolf Fredrik valdes till svensk kung, efterträdd av sina söner Gustav III och Karl XIII. Den svenska grenen av ätten regerade landet under en dynamisk period präglad av upplysning, kultur och dramatiska politiska omvälvningar fram till 1818, då ätten efterträddes av Huset Bernadotte.

Ättens maktposition i Nordeuropa försvagades gradvis under 1800-talets nationella strider. Den ursprungliga tyska hertiglinjen förlorade sina besittningar i samband med det dansk-tyska kriget 1864 och den efterföljande preussiska annekteringen, och den sista regerande grenen i Ryssland störtades slutligen under revolutionen 1917.