Von 1878 bis 1887 absolvierte Lüttwitz eine militärische Ausbildung, die er als Offizier abschloss. Anschließend besuchte er bis 1890 die Kriegsakademie und übernahm anschließend verschiedene Armeekommandos.
Am 1. Januar 1914 wurde er zum Generalleutnant ernannt und Kommandeur der hessischen 25. Division in Darmstadt.
Die Adressbücher der Stadt Darmstadt [9], von 1915 bis 1917 enthalten den Eintrag: "Lüttwitz, Frhr. von, Walther, Generalleutnant u. Divisionskommandeur, Wilhelminenstraße 44". Der Eintrag im Adressbuch von 1918 gibt seinen Wohnsitz mit "Eichbergstraße 16" an.
Zu Beginn des Ersten Weltkrieges wurde er Chef des Generalstabs der 4. Armee. Ab 1915 bis zum Kriegsende war Lüttwitz in Frankreich eingesetzt.
Im Dezember 1918 setzte ihn der von Sozialdemokraten besetzte "Rat der Volksbeauftragten" zum Oberbefehlshaber in Berlin-Brandenburg ein, wo er Berlin mit Hilfe von Freikorps vor revolutionären Unruhen der Arbeiterschaft schützen sollte. Im Januar 1919 leitete er die Niederschlagung des Spartakusaufstandes. Ihm unterstellte Truppen waren an der Ermordung von Rosa Luxemburg und Karl Liebknecht beteiligt.
Als Gegner des Versailler Vertrages plädierte er, in der Hoffnung auf eine Stärkung rechter Kräfte, für Neuwahlen und geriet damit in Widerspruch zu Präsident Ebert, was zu seiner Entlassung am 10. März 1920 führte.
Lüttwitz hatte seit einiger Zeit Kontakt zu dem Generallandschaftsdirektor Wolfgang Kapp und unterstütze diesen gemeinsam mit Erich Ludendorff am 13. März 1920 bei dem Putsch, dem sogenannten Kapp-Putsch, gegen die gewählte Reichsregierung unter Ebert.
Durch einen von der Arbeiterschaft getragenen Generalstreik wurde der Kapp-Putsch zurückgeschlagen. Zu einem Gerichtsverfahren gegen Lüttwitz wegen Hochverrats gegen eine demokratisch gewählte Regierung kam es (verwunderlicherweise) nicht!
Lüttwitz floh nach Ungarn, kehrte 1925 nach einer Amnestie ins Deutsche Reich zurück und unterstützte die Deutschnationale Volkspartei (DNVP).
1931 rief er zur Bildung der sogenannten Harzburger Front auf, einem Zusammenschluss von Adligen, Nazis, Industriellen, Bankiers und Militärs. 1933 gratulierte er dem neuen Reichsinnenminister Wilhelm Frick zur nationalsozialistischen Machtübernahme.
Im Jahr 1934 veröffentlichte er sein Buch "Im Kampf gegen die Novemberrepublik".
Im "Neuen Brockhaus" von 1941 heißt es über Lüttwitz u. a.
In Meyers Lexikon von 1939 heißt es schärfer:
Lüttwitz hatte einen Sohn und drei Töchter. Sein Sohn Smilo von Lüttwitz wurde in der Wehrmacht zum General der Panzertruppe und in der Bundeswehr zum Generalleutnant befördert.