Martin Franz Julius Luther nacque a Berlino il 16 dicembre 1895; suo padre era consigliere del Reich, sua madre apparteneva alla famiglia von Schonburg. Non aveva ancora terminato gli studi ginnasiali quando, il 12 agosto 1914, si arruolò nell'esercito imperiale. La sua assegnazione al genio ferrovieri, dove rimase per quasi tutta la durata della guerra, è probabilmente riconducibile a una grave lesione dell'occhio.
Dal dicembre 1917 al febbraio 1919 fu impiegato al ministero della Guerra prussiano. Terminò il servizio militare come sottotenente della riserva, decorato con la croce di ferro di 2" classe. Durante gli anni di guerra riuscì a sviluppare le sue doti organizzative, che mise poi al servizio degli affari, senza aver conseguito un diploma scolastico.

La scelta di operare nel settore delle esportazioni come spedizioniere, trasportatore e fornitore di mobili è prova di una certa intraprendenza e abilità, le quali, malgrado i contraccolpi subiti, ne fecero un uomo facoltoso.
Luther aderì alla NSDAP (tessera n. 1010333) e alle SA il 10 marzo 1932.
Per anni Luther fu uno dei tanti operosi funzionari nazionalsocialisti, che lavoravano con zelo e disciplina ai più bassi livelli della scala gerarchica cercando, con modesti servigi, di attirare l'attenzione su di se e di fare carriera. Nel 1933-34 Luther riuscì così a diventare responsabile del centro consultivo di assistenza economica dell'Ufficio distrettuale di Berlino-Zehlendorf.
Dal 1935 svolse la funzione di consigliere aggiunto presso l'Ufficio delle imposte di quel distretto. Il 10 ottobre 1936 ottenne il posto di consigliere municipale, una carica non remunerata.
Nel 1934 e nel 1937 partecipò come membro delle SA ai congressi del partito a Norimberga; nel 1937 ricevette anche il distintivo sportivo dei reparti d'assalto. Queste attività non avrebbero reso possibile la sua ascesa se, lavorando per il partito nel proprio quartiere di Berlino-Dahlem, abitato soprattutto da cittadini facoltosi, non avesse conosciuto la famiglia Ribbentrop, compreso il futuro ministro degli Affari esteri.
Sembra che Luther abbia conquistato la simpatia di quest'ultimo soprattutto grazie all'aiuto fornito nel corso dei lavori di modernizzazione della villa dei Ribbentrop a Berlino e al successivo arredamento dei locali dell'ambasciata tedesca a Londra, dove dall'11 agosto 1936 Ribbentrop faceva gli onori di casa. È a quel periodo che risale il suo ingresso nell'«Ufficio Ribbentrop», che si occupava di questioni di politica estera e che, con i suoi centocinquanta dipendenti, riuniva una parte della dirigenza della NSDAP.
Di lì Luther passò, come uomo fidato di Ribbentrop, diventato ministro il 4 febbraio 1938, al ministero degli Affari esteri.
Egli era, nel senso letterale del termine, una sorta di outsider, in quanto non aveva alcuna esperienza in campo diplomatico. Il nuovo incarico di Luther prevedeva anche una promozione nella scala gerarchica paramilitare. Il 10 giugno 1938 egli divenne Standartenführer delle SA e, passando per il grado di Oberführer (9 novembre 1940), giunse a ricoprire quello di Brigadeführer (9 novembre 1942).
In un primo tempo Luther fu posto a capo della neonata sezione Partito, incaricata di mantenere i rapporti tra il ministero e le organizzazioni della NSDAP, con esclusione delle SS. Luther dovette occuparsi di dispute insorte tra uffici statali e organizzazioni del partito, collaborare all'organizzazione dei viaggi all'estero dei gerarchi nazisti e, come un tempo, rendersi utile al servizio privato di Ribbentrop.
Al ministero degli Affari esteri Luther restò una figura marginale, poco considerata, se non addirittura disprezzata, dai funzionari del corpo diplomatico, fino a quando, il 7 maggio 1940, non si autocandidò e ottenne il posto di responsabile della neonata divisione D (Deutschland) Germania. Oltre che del partito, questa si occupava degli affari del Reichsführer delle SS e del RSHA, di «questione ebraica» e di politica razziale, portando Luther e i suoi collaboratori a stretto contatto con il programma di deportazione e di sterminio degli ebrei d'Europa.
Nella sfera di competenze di Luther rientravano inoltre incarichi di stampa e diffusione delle informazioni del ministero. La divisione Deutschland crebbe fino a incorporare la sezione D XII, e questo suo espandersi portò ovviamente Luther a confliggere con altri funzionari del ministero e a prepararsi in certo qual modo la fine.
Da consigliere di legazione, qual era diventato nel novembre 1938, Luther fu promosso sottosegretario di Stato nel luglio 1941. In quella veste partecipò anche alla conferenza del Wannsee. Dieci giorni dopo gli fu conferita la croce all'onor militare di prima classe, una onorificenza riservata ai civili, che equivaleva alla croce di ferro. Il 20 gennaio 1942, Luther fu informato dell'inizio dello sterminio di massa degli ebrei dal responsabile della sezione D III, Franz Rademacher, e da Eichmann, con il quale collaborava. Egli era a conoscenza, in particolare, dei massacri degli ebrei jugoslavi.
Dopo la conferenza del Wannsee, Luther si diede da fare per accelerare, grazie alla sua attività indefessa, non ostacolata da alcuno scrupolo, la consegna degli ebrei da parte degli stati satelliti e delle potenze alleate. Quando, insieme a un gruppo di collaboratori più giovani e mantenendo i contatti col capo del servizio informativo del RSHA, Walter Schellenberg, Luther preparò la sostituzione di Ribbentrop, e un memorandum da lui redatto capitò tra le mani di Himmler, le cose presero una piega inaspettata.
Il memorandum fu trasmesso a Ribbentrop che ne informò Hitler.
L'arresto di Luther, avvenuto il 10 febbraio 1943, pose termine alla sua carriera. Nel campo di concentramento di Sachsenhausen, dove era sottoposto a un regime di detenzione particolare, cominciò il tracollo dell'uomo che, più che dalle proprie forze fisiche, era stato spinto innanzi dall'ambizione. Luther assistette all'arrivo delle truppe sovietiche che presero d'assalto Berlino, ma ai primi di maggio morì in un ospedale berlinese.