Lüroth arbeitete auf verschiedenen Gebieten der Geometrie. Als Schüler von Hesse und Clebsch setzte er deren invariantentheoretischen Arbeiten fort. Die nach ihm benannte Kurve vierter Ordnung entdeckte er 1869[2] im Rahmen der Untersuchung der speziellen Bedingungen, die nach Clebsch erfüllt sein müssen, damit eine Kurve vierter Ordnung sich als Summe von fünf vierten Potenzen darstellen lässt (rein formal ist die Zahl der Koeffizienten gleich). Der lürothschen Kurve kann ein vollständiges Fünfeck eingeschrieben werden. Der Satz von Lüroth[3] beschreibt die Möglichkeit der algebraischen Umkehrung der Darstellung einer Kurve als rationale Funktion eines Parameters durch Einführung eines entsprechenden neuen Parameters. In „moderner Sprache“ ausgedrückt bewies er, dass unirationale Kurven rational sind. Für höhere Dimensionen ist das als Lüroth-Problem bekannt. Der Satz wurde von Guido Castelnuovo 1893 auf algebraische Flächen ausgedehnt. Für dreidimensionale Varietäten bewiesen Yuri Manin und Wassili Alexejewitsch Iskowskich 1971 und Herbert Clemens und Phillip Griffiths 1972, dass der Satz von Lüroth dort im Allgemeinen nicht zutrifft.
Lüroth beschäftigte sich auch mit Topologie und versuchte, die topologische Invarianz der Dimension zu beweisen, was aber erst Brouwer 1911 gelang.
Er gab die Werke von Hesse und Hermann Graßmann mit heraus und setzte die Arbeiten von Karl Georg Christian von Staudt in der projektiven Geometrie fort.[4] Lüroths Grundriß der Mechanik von 1881 ist nach Max Noether das erste Lehrbuch der Mechanik, das sich konsequent der Vektorschreibweise bedient (wobei er Graßmann folgt).
Alexander von Brill; Max Noether: Jakob Lüroth. In: Jahresbericht der Deutschen Mathematiker-Vereinigung. Band 20 (1911), S. 279–299. (Digitale Ausgabe. Univ. Heidelberg, 2008)
Günter Kern: Die Entwicklung des Faches Mathematik an der Universität Heidelberg 1835–1914. 1992, S. 80–82, 151–152. (digital, S. 34–35 u. 130)
↑Mathematische Annalen Band 8, 1875, Band 11, 1877.
↑J. Lüroth: Vergleichung von zwei Werthen des wahrscheinlichen Fehlers. In: Astron. Nachr. Band87, Nr.14, 1876, S.209–220, doi:10.1002/asna.18760871402.
↑J. Pfanzagl, O. Sheynin: A forerunner of the t-distribution (Studies in the history of probability and statistics XLIV). In: Biometrika. Band83, Nr.4, 1996, S.891–898, doi:10.1093/biomet/83.4.891.
↑P. Gorroochurn: Classic Topics on the History of Modern Mathematical Statistics from Laplace to More Recent Times. Wiley, 2016, doi:10.1002/9781119127963.