Seine militärische Ausbildung zum Offizier begann Lüttwitz 1878. Während des Ersten Weltkrieges bekleidete er eine Reihe von hohen militärischen Posten. Neben mehreren Brigadekommandeursverwendungen war er Generalstabschef der 4. und 5. Armee sowie in gleicher Verwendung bei der Heeresgruppe „Kronprinz Wilhelm“, war vom 22. Dezember 1915 bis zum 20. August des Folgejahres Kommandierender General des X. Armee-Korps sowie vom 25. November 1916 bis Kriegsende Kommandierender General des III. Armee-Korps.[1]
Nach dem Waffenstillstand 1918 wurde er von der revolutionären Übergangsregierung, dem Rat der Volksbeauftragten, zum Oberbefehlshaber der Reichswehr in Berlin und Umgebung ernannt. In dieser Funktion leitete er im Januar 1919 die Niederschlagung des so genannten Spartakusaufstandes durch Freikorps.
Lüttwitz war, wie viele andere Angehörige der Reichswehr, ein entschiedener Gegner des Versailler Vertrages. Auf besondere Ablehnung stießen bei ihm die Forderungen nach Verringerung des Heers auf 100.000 Mann, nach Auflösung der Freikorps und nach Auslieferung von etwa 900 Reichswehrangehörigen, denen die Siegermächte Kriegsverbrechen vorwarfen. Lüttwitz plante, sich diesen Forderungen zu widersetzen. Als er daraufhin am 11. März 1920 von Reichswehrminister Gustav Noske von seinem Posten abgesetzt wurde, entschloss sich Lüttwitz zum Handeln. In der Nacht vom 12. zum 13. März marschierte die Marine-Brigade Ehrhardt, die bis vor kurzem unter seinem Oberbefehl gestanden hatte und ebenfalls aufgelöst werden sollte, Richtung Berliner Regierungsviertel. Der Putsch währte jedoch nur einige Tage und scheiterte an der mangelnden Unterstützung bei den alten Eliten und der Bevölkerung. Lüttwitz, der kurze Zeit als „Reichswehrminister“ der Putschregierung amtierte, konnte am 17. März fliehen.
Lüttwitz verbrachte nun einige Zeit in Ungarn und kehrte 1925 nach einer Amnestie nach Deutschland zurück, wo er 1942 starb.
Lüttwitz war der Schwiegervater des Generals Kurt von Hammerstein-Equord. Einer seiner Söhne war Smilo von Lüttwitz.