Лев Владимирович Даль, сын известного лингвиста Владимира Ивановича Даля (1801—1872), родился в городе Оренбурге Оренбургской губернии. Получил домашнее воспитание под руководством родителя. Поступил в Императорскую академию художеств, но не доучившись вступил в Стрелковый полк Императорской Фамилии. Выдержав юнкерский экзамен, с декабря 1855 г. по апрель 1856 г., находился в войсках действующей армии. Отслужив два года, Даль, в чине поручика, в 1857 г., вышел в отставку с целью окончания академического курса по архитектуре.
Выполнив несколько удачных проектов, был награждён золотыми и серебряными медалями. В 1860 году, Даль за казённый счёт был отправлен за границу для дальнейшего усовершенствования. Во время учёбы за границей, занимался реставрацией хорошо сохранившихся бань в Помпеях. Данная работа, оконченная в 1862 г., принесла Далю в 1866 г. звание академика архитектуры Императорской Академии Художеств. Осенью 1862 г. Даль прибыл в Париж и слушал здесь лекции в консерватории искусств и в школе изящных искусств, одновременно работая в Луврском музее и в Клюни. Весною 1863 г. изучал средневековое искусство, осматривая европейские памятники XI—XV веков. Работал в Неаполе над неоконченным проектом различных построек для минеральных вод. В 1864 г. находился в археологической поездке по московской и нижегородской губерниям где впервые познакомился с памятниками русского зодчества. Летом 1865 года Даль снова был за границей, участвуя в конкурсе на реставрацию флорентийского собора Santa Maria del Fiore.
Вернувшись в Россию, уже в звании академика, Даль поступил на службу губернским архитектором в Нижний Новгород, состоял при постройке московского храма Христа Спасителя. Будучи членом строительного совета при московской городской управе выработал проект для здания музея древностей. Также состоял архитектором при Румянцевском музее. Работал преподавателем в Московском училище живописи, ваяния и зодчества. Член Московского архитектурного общества с 1868 года. В 1875—1877 гг., в звании сверхштатный адъюнкт-профессор, по поручению академии путешествовал в сопровождении двух её учеников по России для изучения памятников старинного русского зодчества в поволжских местах и Олонецкой губернии.
Скончался весной 1878 года в Москве. Похоронен на Ваганьковском кладбище.
По мнению Русского Биографического Словаря главные из произведенных им построек:
Собор во имя князя Александра Невского
Церковь святых Космы и Дамиана
Гробница Козьмы Минина в Спасо-Преображенском Соборе Нижнегородского кремля