Родился 16 ноября 1937 года в городе Славянск-на-Кубани.
В 1954 году закончил среднюю школу и художественное училище города Краснодара.
В 1960 году окончил физический факультет МГУ.
В 1965 году аспирантуру. Занимался изучением озёр, работал в Лимнологическом институте Сибирского отделения Российской академии наук. В конце 50-х — начале 60-х годов работал сценаристом, оператором, режиссером документального кино. Изучал киномонтаж на Мосфильме в группе Эльдара Рязанова. После окончания аспирантуры оставляет науку и посвящает себя кинодокументалистике.
С 1973 года работал на телевидении. Был редактором программ «Очевидное — невероятное», «Институт человека», затем руководителем и ведущим программ «Под знаком Пи», «Избранное», «Цивилизация».
С 1984 года вел преподавательскую деятельность на высших курсах сценаристов и режиссеров Госкино.
С 1990 года художественный и научный руководитель ТРК «Цивилизация».
С 1995 года — художественный руководитель независимой Ассоциации научно-популярного и просветительского телевидения.
С 1995 года — советник Генерального директора Общественного российского телевидения по научно-популярному вещанию, являлся художественным руководителем Ассоциации научно-популярного и просветительского телевидения.
С 2001 года — президент телекомпании «Цивилизация».
Автор сценариев более ста документальных и научно-популярных фильмов, свыше десятка из которых были награждены призами советских, российских и международных кинофестивалей. Программа «Под знаком Пи» получала призы на фестивалях в Бристоле, Париже. Ряд фильмов, сделанных для программы «Очевидное — невероятное» и «Избранное», удостоены премий фестивалей в Токио, Париже, Монреале, Венеции и других. Выпустил две мастерские драматургов на Высших курсах сценаристов и режиссеров. Один из создателей первых телемостов СССР — США. Ведущий программы «Гении и злодеи», вещатель — ОАО «Первый канал». Автор научно-популярных книг.
Общественная деятельность
Член Международной академии телевидения и радио.
Председатель Гильдии создателей программ для детей, просветительских и образовательных программ.
Член-корреспондент Российской академии естественных наук по отделению «Российская энциклопедия».
Член Союза журналистов.
Член Союза кинематографистов.
Член Совета по неигровому кино Союза кинематографистов России.
Член Российской академии телевидения.
Член Правления Академии Российского телевидения.
Член Всемирного конгресса производителей научных программ.
Член киноакадемии «Ника».
Член международного клуба «Панатлон» (it:Panathlon).
Вице-президент Советской ассоциации содействия Римскому клубу.
Личная жизнь
Лев Николаевич был женат. Имеет двух дочерей.
Уход из жизни
В 1986 году сразу после аварии на Чернобыльской АЭС Лев Николаевич отправился в опасную зону на съемки документального фильма «Предупреждение», в результате чего подорвал собственное здоровье. В ночь с 20 на 21 мая 2011 года, после продолжительной болезни, скончался на 74-м году жизни. Похоронен в Москве на Кунцевском кладбище
Память
В 2011 году при поддержке Министерства образования и науки РФ и телекомпании «Цивилизация» была учреждена Золотая медаль имени Льва Николаева.