Lüthi aloitti uransa ratamoottoripyöräilijänä 1997, osallistuen paikalliseen Pocketbike Championship -kisaan vain 11-vuotiaana. Hän osoitti jo tuolloin ajotaitonsa, jotka huipentuivat lajin mestaruuksiin vuosina 1999 ja 2000. Vuonna 2002 Lüthi aloitti uransa 125cc-luokan MM-sarjassa osallistuen seitsemään kilpailuun, joista hän keräsi yhteensä 7 pistettä. Seuraavana vuonna hän osallistui jo 15:en kisaan. Hän oli palkintokorokkeella ensimmäisen kerran Katalonian kilpailussa, jossa hän oli toinen. Pisteitä Lüthi keräsi 68, jotka oikeuttivat yhteispisteissä sijaan 15. Kausi 2004 oli Lüthille selvästi heikompi kuin edelliskausi. Ajamistaan 13 kilpailuista hänen onnistui kerätä vain 14 pistettä jotka riittivät sijalle 25.
Kun kausi 2005 alkoi, Lüthin kisa päättyi jo lämmittelykierroksen jälkeen. Seuraavassa kisassa Lüthi paransi otettaan selvästi. Hän ajoi kisassa kolmanneksi, kisassa, jossa Mika Kallio otti uransa ensimmäisen voiton. Seuraavassa kisassa Kallio oli vasta 11. ja Lüthi neljäs, joka taas rokotti heidän piste-erojaan, joka oli tuon jälkeen enää 21 pistettä. Seuraavassa kisassa Ranskassa Lüthi ajoi ykkösenä maaliin ensimmäistä kertaa urallaan. Kallio ehätti kuitenkin sijalle 3. ja ero pysyi vielä 12 pisteessä. Seuraavassa kisassa voittaja oli Kallion tallitoveri unkarilainenGábor Talmácsi, Lüthi oli toinen ja Kallio keskeytti, mikä tiesi sen, että Lüthi nousi MM-sarjassa kärkeen kerättyään kahdeksan pistettä enemmän kuin Kallio.
Lüthi johti näin MM-sarjaa ensimmäistä kertaa urallaan. Lüthin johto MM-sarjassa sai jo seuraavassa kisassa pahan takaiskun, kun Kallio oli kisassa kolmas ja Lüthi vasta seitsemäs, minkä takia ero Kallion ja Lüthin välillä oli enää vain yksi ainut piste. Seuraavassa kisassa Lüthi kasvatti kuitenkin eroaan Kallioon oltuaan 10. kun taas Kallio keskeytti. Ero oli nyt seitsemän pistettä kun oli ajettu seitsemän kilpailua ja yhdeksän oli jäljellä.
Britannian GP:n jälkeen, joka oli kauden kahdeksas kilpailu, Kallion nuori tallikaveri Julian Simon tervehti ruutulippua ennen muita ensi kertaa urallaan. Lüthi oli kuudes, Kallio takanaan seitsemäs. Ero oli näin nyt kahdeksan pistettä niin kuin neljä kilpailua aikaisemmin. Seuraavassa kisassa ero oli enää kolme pistettä. Kallio voitti kilpailun ja Lüthi oli toinen. Seuraavassa kisassa tilanne oli toinen, Lüthi voitti ja Kallio oli toinen, ero oli taas kahdeksan pistettä. Kuusi kilpailua oli jäljellä.
Seuraavassa kisassa Kallio oli taas ensimmäinen, mutta Lüthi oli toinen, ero oli taas vain kolme pistettä. Seuraavassa kisassa oli taas Lüthi voittaja, ja Kallio toinen, joten ero oli jälleen kahdeksan pistettä. Qatarin GP oli käytännössä ehkä koko kauden ratkaisukilpailu. Kallio ja Talmácsi ottivat KTM-tallille kaksoisvoiton. Vastoin tallimääräystä voiton napannut Talmácsi voitti kilpailun lopulta vain 0,017 sekunnin erolla Kallioon. Lüthi oli kuudes, joten Kallio nousi MM-sarjan johtoon. Kuitenkin seuraavassa kilpailussa Lüthi nousi takaisin MM-sarjan kärkeen neljän pisteen erolla Kallioon. Lüthi voitti ja Kallio oli viides. Seuraava kisa sinetöi lopullisesti Kallion mestaruushaaveet. Hänen kisa päättyi jo ennen muita ja Lüthi oli viides mikä kasvatti eron selväksi kun yksi ainut kilpailu oli enää jäljellä kaudesta. Viimeisen kisan Kallio voitti, mutta Lüthi oli 9., mikä riitti sveitsiläisen uran ensimmäiseen mestaruuteen. Eroksi jäi vaivaiset viisi pistettä, eli se määrä, jotka Kallio joutui luopumaan Qatarin GP:ssä tallikaverilleen Talmácsille, kun ero oli Gáborin hyväksi alle 2 sekunnin sadasosaa. Kauden loppupisteissä Kallio oli toinen ja Talmácsi kolmas. Kallion KTM-tiimi voitti kuitenkin valmistajien tittelin, Lüthin talli oli toinen.
Talvikauden testeissä Lüthi kaatui ja katkaisi sormiluunsa, jonka takia hän ei voinut ajaa kunnolla kauden 2006 avauskisassa, jonka hän keskeytti. Kauden kohokohdaksi jäi Ranskan GP:n voitto, jonka hän uusi viime vuodelta. MM-pisteissä hän oli 8. Kaudeksi 2007 Lüthi siirtyi 250-kuutioisiin, jossa hän kilpailee Aprilialla, jolle hän vaihtoi aikaisemmalta Hondaltaan, jolla hän oli ajanut aiemmin koko MM-uransa.
