Lütjensee wurde erstmals 1248 urkundlich erwähnt. Es gilt aber als sicher, dass es unser Dorf bereits einige Zeit vorher gegeben haben muss. Als Gründer des Ortes gilt die Familie Hamme, ein adeliges Geschlecht. 

Seinen Start erlebte Lütjensee wahrscheinlich als wendische Siedlung. Die Stiftungsurkunde der alten Lütjenseer Kirche besagt, dass der Laie Tymmo von Hamme das Dorf wendischen Siedlern entrissen habe. Nach Tymmo von Hamme ist die heutige Lütjenseer "Tymmokirche" benannt. Kirchlich ging Lütjensee im Mittelalter eigene Wege. 1330 wurde Lütjensee dem Trittauer Kirchspiel abgezweigt und zu einem eigenständigen Kirchspiel erhoben. Dieses bestand jedoch nur bis zum 16. Jahrhundert. 1550 gehörte das Dorf schon wieder zum Kirchspiel Trittau.

Da Kirchdörfer früher schon immer Zentren für die sie umgebenden Dörfer darstellten, ist es nicht verwunderlich, dass die Preußen, die ja seit 1867 die Geschicke Schleswig-Holsteins bestimmten, ein eigenes Amt um Lütjensee herum gründeten. Zum Amt Lütjensee gehörten zunächst nur Grönwohld und Hoisdorf, 1929 kam dann Großensee hinzu. Bis in die siebziger Jahre des 20. Jahrhunderts hatte das Amt Lütjensee Bestand. Im Zuge der Verwaltungsreform, die man damals durchführte, wurde es dann jedoch aufgelöst. Obwohl sich die Lütjenseer gerichtlich dagegen zur Wehr setzten, wurden die Gemeinden des Amtes Lütjensee 1972 dem neuen Amt Trittau zugeschlagen.

Die idyllische Lage Lütjensees zwischen Lütjensee, Großensee und waldreicher Natur hat schon früh Touristen in das Dorf gebracht. Der Eisenbahnanschluss Lütjensees, der schon im 19. Jahrhundert erfolgte, hat nicht unwesentlich dazu beigetragen. Schon die Reichsbahnstrecke Bad Oldesloe-Schwarzenbek berührte das Dorf in Lütjensee-Dwerkaten. Den endgültigen Durchbruch aber brachte erst die Einweihung der Südstormarnschen Kreisbahn im Jahr 1907. Von da an hatten Touristen und Tagesgäste eine direkte Verbindung nach Lütjensee. Zahlreiche Postkarten aus dieser Zeit belegen, wie viele Gäste sich schon damals in Lütjensee erholten.