Na sezon 2012 Salom pozostał w teamie RW. Salom odniósł pierwsze zwycięstwo w MMŚ w GP Indianapolis. Salom drugi raz wygrał w GP Aragonii. Ponadto Luis czterokrotnie finiszował drugi i dwukrotnie trzeci, zajmując drugie miejsce w klasyfikacji generalnej z dorobkiem 214 punktów.
Przed sezonem sezon 2013 Salom zmienił ekipę na Red Bull KTM Ajo. Salom 8 pierwszych wyścigów ukończył na podium, a 4 z nich wygrał. Dobra postawa Saloma zaowocowała prowadzeniem w klasyfikacji generalnej, które Luis stracił dopiero po GP Japonii, którego nie ukończył. Losy mistrzostwa rozstrzygnęły się w ostatnim GP Walencji, w którym Luis zaliczył wywrotkę i ukończył wyścig na 14. miejscu. Salom sezon ukończył na 3. miejscu tracąc 21 punktów do Mavericka Viñalesa i 11 oczek do Álexa Rinsa.
Moto2 (2014-2016) Dzięki dobrej postawie w Moto3 Luis Salom awansował do klasy Moto2, w której w latach 2014-2015 startował w teamie Paginas Amarillas HP 40. Pierwsze podium w średniej klasie Salom zanotował już w swoim trzecim wyścigu w Moto2, kiedy to zajął trzecie miejsce w GP Argentyny. Salom wynik ten poprawił podczas GP Włoch, które ukończył na drugiej pozycji. Sezon 2014 Salom zakończył na ósmym miejscu z 85 punktami.
Sezon 2015 Salom zakończył na 13. pozycji z 80 punktami.