Klöti wuchs im Tössfeld auf. Er war der Sohn des Lehrers Konrad Klöti, Bezirksanwalt und Grütlianer, und der Elisabeth geb. Baumgartner. 1896-1900 studierte er die Rechte und die Volkswirtschaft in Zürich. 1901 doktorierte Klöti und wurde ab 1900 Sekretär des Steueramts des Kantons Zürich und dann ab 1902 der kantonalen Baudirektion. Von 1907-28 war er Zürcher Stadtrat (Steuer-, 1909 Finanz- und 1910 Bauwesen I) und 1928-42 Stadtpräsident von Zürich. Er gehörte also 35 Jahre diesem Gremium an. Seit 1902 gehörte er der SP an und war Mitglied des VPOD. 1908-11 und 1917-19 sass Klöti im Kantonsrat und 1919-30 im Nationalrat (1921-22 erster Präsident der SP im Nationalrat), 1930-55 im Ständerat. 1916-17 präsidierte er die SP, 1919 den von ihm mitbegründeten Internat. Verband für Wohnungswesen und Städtebau. Er hatte zahlreiche Verwaltungsratsmandate inne (u.a. Elektrizitätswerke des Kt. Zürich, SBB). 1921-63 war er Ersatzrichter des Kassationsgerichts, 1921-48 des Bundesgerichts. Als Bauvorstand und Stadtpräsident vertrat Klöti, der dem rechten Flügel der SP angehörte, eine von Grünflächen und Freihaltezonen aufgelockerte Bauweise und prägte damit das Bild der schnell wachsenden Stadt. Er förderte besonders den kommunalen und den genossenschaftlichen Wohnungsbau; mit dem von ihm initiierten Bebauungsplan für Gross-Zürich (1915) wurde er zum Pionier der Regionalplanung und zum Wegbereiter der zweiten Eingemeindung (1934). In der Krise führte er im "roten Zürich" (1928-38) Lohnabbau beim städtischen Personal und Steuererhöhungen durch. Kantonal und auf Bundesebene engagierte sich Klöti für die Proporzwahl, er entwarf das Bundesgesetz von 1919 für die Proporzwahl des Nationalrats. 1938 scheiterte seine Wahl zum Bundesrat am Widerstand der bürgerlichen Mehrheit. 1930 ehrte in die ETH Zürich mit dem Titel eines Dr. sc. techn. h.c. und 1939 die Universität Zürich mit Dr. h.c. für seine Verdienste um die Landesausstellung.