Леанід Ціханавіч Левін нарадзіўся 23 сакавіка 1869 г. у Высока-Літоўску Гродзенскай губерніі (цяпер г. Высокае Камянецкага раёна Брэсцкай вобласці).
   Рос у небагатай сям'і настаўніка старажытнаяўрэйскай мовы (па іншых дадзеных, адваката). Сярэднюю адукацыю Леанід Левін атрымаў у Брэст-Літоўскай прагімназіі (чатыры класы) і Прылуцкай гімназіі, якую скончыў у 1889 годзе з залатым медалём. У тым жа годзе паступіў на медыцынскі факультэт Кіеўскага імператарскага ўніверсітэта Святога Уладзіміра, які скончыў у 1894 годзе.
   У 1895 г. у якасці экстэрна навучаўся на хірургічным аддзяленні Кіеўскай гарадской (Александроўскай) бальніцы пад кіраўніцтвам дацэнта Мікалая Маркіянавіча Валковіча.
   Імкненне ўдасканальваць свае веды па абранай спецыяльнасці падахвочвае Левіна ў 1895 г. пераехаць у Пецярбург, дзе ў 1896 г. здаў экзамен на ступень доктара медыцыны пры Ваенна-медыцынскай акадэміі і праходзіў спецыялізацыю ў Клінічным інстытуце.
   У 1897 г. у мэтах далейшага вывучэння отарыналарынгалогіі Л. Левін на працягу пяці гадоў набываў практычныя і тэарэтычныя веды за мяжой: ва ўніверсітэцкай клініцы ў Гале (цяпер Універсітэт Марціна Лютэра, Германія); атыятрычным аддзяленні пры шпіталі ўсіх Святых у Браславе (цяпер г. Вроцлаў, Польшча); вушной клініцы ў г. Грацы (Аўстрыя). Левін набыў не толькі тэарэтычныя і практычныя веды, але асвоіў метады лабараторных даследаванняў і навыкі навуковай дзейнасці.
   У 1902 г. Левін абараніў дысертацыю «Аб стане слыхавога органа пры дыфтэрыі». Дысертацыя, заснаваная на вывучэнні вялікай колькасці фактычнага матэрыялу і гісталагічных даследаваннях, з'яўляецца да цяперашняга часу адным з найбольш поўных і глыбокіх прац.
   Вярнуўшыся ў Расію Левін адразу ж сутыкнуўся з неймавернымі цяжкасцямі. Айчынная отарыналарынгалогія знаходзілася ў зачаткавым і цяжкім стане. Левін не змог мірыцца з непрывабным становішчам отарыналарынгалогіі. Неабходна было падняць прэстыж, аб'яднаць усіх рускіх спецыялістаў. Стварыў школу отарыналарынголагаў пераважна хірургічнага кірунку.
   Дзякуючы ініцыятыве і арганізатарскім здольнасцям Л. Левіна ў 1906 г. было створана Пецярбургскае навуковае отарыналарынгалагічнае таварыства. У 1906 г. пачалося выданне першага ў Расіі спецыяльнага отарыналарынгалагічнага часопіса « Штомесячнік вушных, насавых і гарлавых хвароб», пераназваны пазней у «Рускую отарыналарынгалогію».
   Леанід Левін з першых дзён выдання стаў актыўным членам яго рэдкалегіі.
   У 1908 г. Левін прыняў актыўны ўдзел у падрыхтоўцы і скліканні 1-га Усерасійскага з'езда отарыналарынгалогіі, які паклаў пачатак усім наступным форумам прадстаўнікоў спецыяльнасці.
   З 1908 года — дацэнт Клінічнага інстытута ўдасканалення ўрачоў у Пецярбургу. З 1914  — прафесар Псіханеўралагічнага інстытута. З 1917 — загадчык кафедры отарыналарынгалогіі Ленінградскага інстытута ўдасканалення ўрачоў, дзе працаваў да канца жыцця.
   Недахоп спецыялістаў адчуваўся ў краіне надзвычай рэзка, таму падрыхтоўка лекараў стала самым галоўным у дзейнасці Левіна і калектыву кафедры. Педагагічнай працы Леанід Ціханавіч аддаваў шмат часу і сіл. Яго лекцыі выкладаліся зразумелай мовай, цікавыя па зместу і выдатна аформленыя, заўсёды прыцягвалі поўную аўдыторыю. Школа Л. Левіна стварыла цэлы шэраг новых методык выкладання, а шэраг хірургічных метадаў да цяперашняга часу застаюцца найбольш распаўсюджанымі і эфектыўнымі.
   У 1923 г. Левін выступіў ініцыятарам аднаўлення на базе сваіх клінік Навуковага отарыналарынгалагічнага таварыства, нязменным старшынёй якога быў да 1930 г. У 1940 г. абіраўся ганаровым старшынёй Ленінградскага таварыства отарыналарынгалогіі.
   Вялікая Айчынная вайна і блакада Ленінграда ўнесла карэктывы ў працы Левіна. 5 лістапада 1941 г. асноўны будынак клінікі разбурыўся ў выніку траплення бомбы. Левін вымушаны быў пакінуць Ленінград і эвакуявацца ў Ташкент, дзе ў цяжкіх умовах працягваў педагагічную, лячэбную і грамадскую працу.
   З вялікай увагай Леанід Ціханавіч сачыў за дзейнасцю сваіх вучняў і супрацоўнікаў, якія знаходзіліся ў Ленінградзе і на франтах. Навуковец рыхтаваўся да вяртання ў Ленінград. Але 7 чэрвеня 1944 г. на пасяджэнні Вучонага савета Ташкенцкага медыцынскага інстытута, на якім Левін выступаў апанентам на абароне доктарскай дысертацыі, раптоўна памёр. Прах Л. Ц. Левіна быў перапахаваны ў 1981 годзе на Сестрарэцкіх могілках у Ленінградзе.
   Пад кіраўніцтвам Л. Левіна падрыхтавана вялікая колькасць высокакваліфікаваных спецыялістаў, якія набылі важкае імя ў расійскай навуцы. У клініцы і лабараторыях, кіраваных Левіным, выканана больш за 600 навуковых прац.
   Левін - аўтар больш за 70 прац. Ім распрацаваны арыгінальны метад агульнаполасцевай радыкальнай аперацыі вуха, мадыфікаваны спосаб выкрыцця лабірынта і прапанаваны шэраг інструментаў для выканання гэтых аперацый. Стварыў капітальнае 3-томнае кіраўніцтва па хірургічным хваробам вуха (ў 3-х выданнях: 1928, 1936—1937, 1948), якое атрымала сусветную вядомасць і стала настольнай кнігай кожнага рускага атыятра.
   Узнагароджаны ордэнам «Знак Пашаны» и медалямі. Імя Левіна было прысвоена клініцы отарыналарынголагаў Ленінградскага дзяржаўнага інстытута для ўдасканальвання ўрачоў, які ў 2011 г. рэарганізаваны ў Санкт-Пецярбургскую медыцынскую акадэмію паслядыпломнай адукацыі.