oraz Rick Barry i Brent Barry).
15 marca 2012 Walton, wraz z Jasonem Kapono i przyszłym wyborem w drafcie, został wymieniony do Cleveland Cavaliers w zamian za Ramona Sessionsa i Christiana Eyengę.
W listopadzie 2013 został zatrudniony jako trener do rozwoju zawodników przez klub Los Angeles D-Fenders, farmerski klub Los Angeles Lakers w lidze NBA Development League.
3 lipca 2014 zatrudniony przez Golden State Warriors na stanowisku asystenta trenera.
30 kwietnia 2016 został mianowany na trenera Los Angeles Lakers. Luke Walton będzie 26. w historii trenerem Jeziorowców. W wieku 36 lat Walton będzie najmłodszym trenerem w NBA. Obowiązki przejmie zaraz po zakończeniu play-offów z Warriors. Zastąpił na tym stanowisku Byrona Scotta.
14 kwietnia 2019 został trenerem Sacramento Kings. 21 listopada 2021 opuścił klub. 31 maja 2022 objął stanowisko asystenta trenera Cleveland Cavaliers.