W latach 1931–1934 pracował w zakładach lotniczych w Horten, po czym został oddelegowany do sił powietrznych marynarki wojennej. W latach 1925–1936 uczestniczył w lotach szkoleniowych na pięciu samolotach włoskich. W katastrofie jednej z nich został ciężko ranny i stracił nogę. Pomimo tego kontynuował karierę lotnika.
W 1938 roku został dowódcą sił powietrznych marynarki wojennej. Marynarka patrolowała z powietrza wybrzeże Norwegii do ataku Niemców w 1940 roku. W 1941 roku Lützow-Holm uciekł do Szwecji, a następnie znalazł się w Londynie w norweskich siłach powietrznych na uchodźstwie. Podczas pobytu w Wielkiej Brytanii Lützow-Holm dowiedział się, że jego 20-letni został przyłapany przez Niemców w trakcie ucieczki z Norwegii i stracony wraz z 17 innymi niedoszłymi uciekinierami w kwietniu 1942 roku. Kiedy w 1944 roku doszło do połączenia lotnictwa z siłami powietrznymi marynarki, głównym ich dowódcą został Riiser-Larsen.
W latach 1948–1959 doradzał norwesko-szwedzko-brytyjskiej wyprawie na Antarktydę.
Do końca życia pozostał w marynarce. Zmarł 5 czerwca 1950 roku w Oslo.