Salom entró en el Campeonato del Mundo de 125cc en 2009 para sustituir al italiano Simone Corsi en el equipo Jack&Jones WRB. En esa campaña, el piloto de Palma de Mallorca disputó doce Grandes Premios y puntuó en cinco ocasiones. Piloto surgido de la Red Bull Rookies Cup, competición en la fue subcampeón en 2008 por detrás de J.D. Beach, Salom disputó con éxito ese mismo año el CEV Buckler de 125cc y obtuvo el subcampeonato por detrás de Efrén Vázquez tras anotar dos victorias. En 2010 disputó su primera temporada completa como piloto mundialista, integrado primero en el Team Lambretta Reparto Corse y posteriormente en el RW Racing GP. Se clasificó 8º en 2011, pero fue en 2012 cuando “explotó” definitivamente al lograr dos victorias, otros seis podios y alcanzar el subcampeonato en la primera temporada de la categoría de Moto3™. En 2013 fichó por la poderosa escuadra Red Bull KTM Ajo para realizar una temporada prodigiosa, con siete victorias y cinco podios. Pese a estos resultados, una caída en Japón (al ser arrollado por Isaac Viñales) y otra en la última prueba en Valencia le llevaron a ser tercero en uno de los Mundiales más igualados de la historia. En 2014 apostó por dar el salto a Moto2™ en la escudería HP40 de Sito Pons, compartiendo box con su principal rival el pasado año, el campeón del Mundo de Moto3™ Maverick Viñales. Salom fue entonces superado por su compañero de equipo, pero continuó en 2015, esta vez con Álex Rins de compañero. Tras una temporada sin muchos éxitos Salom cambiaba de equipo en 2016 para pilotar una Kalex del equipo SAG. 2016 arrancaba de forma increíble para Salom que terminaba segundo en el GP de Qatar. Luego terminaba cuatro veces en la zona de puntos. Trágicamente, en el GP de Cataluña Luis Salom fallecía tras sufrir un accidente en la FP2. Pese a los máximos esfuerzos de las unidades médicas Salom perdía la vida el viernes 3 de junio 2016.