Lütjens diente zunächst in der Kaiserlichen Marine. 1907 trat er als Seekadett in die Marine ein, wobei er auf dem Kreuzer "Freya" diente. 1910 wurde er zum Leutnant befördert. Unter Beförderung zum Oberleutnant wechselte er 1913 zur 1. Torpedobootdivision. Im Ersten Weltkrieg war er Bootskommandant und Halbflottillenchef bei der Torpedobootwaffe an der flandrischen Küste. 1917 wurde er zum Kapitänleutnant ernannt. In die Reichsmarine übernommen, wurde er zusätzlich zu verschiedenen Marinestäben berufen. 1931 wurde er in die Marineleitung des Reichswehrministeriums versetzt. 1933 erfolgte die Beförderung zum Kapitän zur See 1934 wurde er zum Kommandanten des Leichten Kreuzers "Karlsruhe" ernannt. Danach war er Chef des Stabes der Marinestation Nordsee, leitete zwischen 1936 und 1937 das Marinepersonalamt im Reichskriegsministerium und stieg 1937 zum Führer der Torpedoboote (F.d.T.) mit dem Rang eines Konteradmirals auf. Bei einem Angriff auf die polnische Seestreitkräfte vor der Halbinsel Hela wurde er leicht verletzt. Am 21. Oktober 1939 löste er Vizeadmiral Densch als Befehlshaber der Aufklärungsstreitkräfte (B.d.A.) ab. Als F.d.T. und als B.d.A. veranlasste er die Verlegung von Minen vor der britischen Küste. Am 1. Januar 1940 wurde Lütjens zum Vizeadmiral befördert. 1940 war er als Befehlshaber der Aufklärungsstreitkräfte und stellvertretender Flottenchef bei der Invasion Dänemarks und Norwegens eingesetzt und befehligte die Deckungsgruppe. Anschließend führte der von Zeitgenossen als unnahbar, aristokratisch und streng beschriebene Admiral als Flottenchef Handelskrieg gegen britische Geleitzüge im Atlantik. Im Rahmen des Unternehmens Rheinübung versenkte Lütjens’ Kampfgruppe im Mai 1941 den britischen Schlachtkreuzer "Hood". Lütjens fiel einige Tage später beim Untergang seines Flaggschiffes "Bismarck".