Die Gemeinde liegt südwestlich von Willisau im Lutherntal. Das Gemeindegebiet ist in Nord-Süd-Richtung 12,2 km lang und bis zu 5 km breit. Sie ist eine der flächengrossen Gemeinden des Kanton Luzern und liegt im zerklüfteten Hügel- und Bergland nördlich des Napfs. Die Ostgrenze geht vom Napf (1406 m) immer nordwärts, biegt nordöstlich von Brügglismatt nach Westen ab bis zum Warmisbach und führt diesem entlang in südwestlicher Richtung bis zur Kantonsgrenze zum Kanton Bern. Die Kantonsgrenze geht in südlicher Richtung bis zum Ahorn (1040 m). Von dort aus führt die Grenze in südöstlicher Richtung über den Gumen(1166 m), die Chatzerschwand (1191 m), die Ober Scheidegg (1235 m) bis zum Höchänzi (1368 m) einem Grat entlang. Vom Höchänzi aus geht es nach Osten über den Änzisattel (1196 m) und die Niederänzi (1233 m) zurück zum Napf (1408 m). Die Höhenzüge, welche die West- und Südgrenze der Gemeinde bilden, sind gleichzeitig auch Kantonsgrenze zum Kanton Bern.
Luthern grenzt an die Luzerner Gemeinden Hergiswil (auch bekannt als Hergiswil bei Willisau), Ufhusen und Willisau. Die Nachbargemeinden Eriswil, Sumiswald undTrub liegen im Kanton Bern.
