1937 februárjában áthelyezték a tengeralattjáró-haderőhöz. Még ez év júliusában kinevezték az U-27 második őrszolgálatos tisztjévé. A tengeralattjáró a polgárháború alatt Spanyolország partjainál járőrözött. Októberben az U-38 őrszolgálatos tisztje lett, és 1939. szeptember 1-jén, a második világháború kitörésekor is ezen a tengeralattjárón teljesített szolgálatot.
Második világháború
1939. december 30-án kinevezték egy IIB típusú tengeralattjáró, az U–9 parancsnokává. Az U–9-cel hat őrjáraton vett részt. Több hajó mellett elsüllyesztette a Doris nevű francia tengeralattjárót 1940. május 9-én. 1940. június 27-én az U-138IID típusú tengeralattjáró parancsnokává nevezték ki. Első őrjárata során négy hajót sikerült elsüllyesztenie, amelyeknek együttes vízkiszorítása 34 633 tonna volt. Októberben, második őrjárata után, sikerei elismeréseként kitüntették a Lovagkereszttel.
1940. október 21-én, Lüth átvette az U-43 parancsnokságát, amely egy nagy hatótávú, IX típusú tengeralattjáró volt. Az U-43-mal öt őrjáraton vett részt. Ezek során 12 ellenséges hajót süllyesztett el, amelyek együttes vízkiszorítása 68 077 tonna volt. 1941. január 1-jén sorhajóhadnaggyá léptették elő. 1942. május 9-én az IXD-2 típusúU-181 parancsnoki posztját kapta meg. A hajóval 1942 szeptemberében indult elsőként őrjáratra a kieli kikötőből. Az őrjárat célpontja az Indiai-óceán és a dél-afrikai vizek voltak. Októberben elért a Fokváros közelében futó tengeri útvonalakhoz, ahol körülbelül egy hónapot töltött. Ezalatt 12 hajót elsüllyesztett, együttes vízkiszorításuk 58 381 tonna volt. 1943 januárjában visszatért a franciaországiBordeaux-ba. 1942. november 16-án megkapta a tölgyfalombokat a Lovagkeresztjéhez.
1943 márciusában Lüth, a Monszun csoport részeként ismét dél-afrikai őrjáratra indult. Az őrjárat 205 napig tartott, és ezúttal tíz hajót sikerült elsüllyesztenie, 45 331 tonnányi együttes vízkiszorítással. Az őrjárat során megkapta a kardokat és gyémántokat is a Lovagkereszthez. 1943. április 1-jén korvettkapitánnyá léptették elő.
Ötévnyi tengeralattjárós szolgálat után, 1944 januárjában kinevezték a 22. tengeralattjáró-flotta(22. Unterseebootsflottille) parancsnokává. 1944 júliusában a Flensburg-Mürwickben lévő, Mürwiki Tengerészeti Akadémia első tagozatának irányításával bízták meg. 1944. augusztus 1-jén fregattkapitánnyá, szeptemberben pedig sorhajókapitánnyá léptették elő, és megkapta az akadémia irányítását.
Halála
1945. május 13-án éjjel Wolfgang Lüthöt egy német őr lőtte le az akadémia közelében, mert nem felelt az őr felszólítására. Egyesek szerint szándékosan nem válaszolt, és így követett el „öngyilkosságot”, mások szerint az őr nem hallotta meg válaszát. Wolfgang Lüthöt 1945. május 15-én, a Harmadik Birodalom utolsó állami temetésén helyezték örök nyugalomra. A temetésen Karl Dönitztengernagy is beszédet mondott.
Eredményei
Lüth azon két tengerész egyike, akik megkapták a tölgyfalombokkal, kardokkal és gyémántokkal ékesített Lovagkeresztet. Ezen kívül kiérdemelte többek közt az Első osztályú Vaskeresztet és a háborús U-boot jelvényt is.
Pályafutása alatt 46 kereskedelmi hajót süllyesztett el, amelyek vízkiszorítása 225 204 tonna volt. Ezen felül egy 552 tonna vízkiszorítású hadihajót is elsüllyesztett, valamint megrongált két további hajót, amelyek 17 343 tonna vízkiszorítással bírtak.