Estrecho de Dinamarca
Asumió en abril de 1941 el puesto de Almirante de escuadra para la Operación Rheinübung a bordo del acorazado Bismarck. Al hacerse cargo de ello, mantuvo desde el principio gran distancia con su comandante Ernst Lindemann, situación que traería desalineamiento operativo y comunicacional entre ambos marinos. Durante la Batalla del Estrecho de Dinamarca, el 24 de mayo de 1941, Lütjens no dio la orden de abrir fuego mientras las fuerzas enemigas se acercaban y lo ahorquillaban con tiros de ajuste; lo hizo Lindemann y finalmente a la sexta andanada el "Bismarck" hundió al crucero de batalla "HMS Hood", orgullo de la marina británica.