Родился 8 декабря 1921 года.Когда Левон Сергеевич окончил школу, его отец был арестован как враг народа. По настоянию родных юноша переехал к дяде в Москву, где его, как сына репрессированного, приняли в 1939 году только в автодорожный институт.
В процессе учёбы он проявил способности к математике и был переведён на третий курс физико-математического факультета Московского государственного педагогического института имени К. Либкнехта, который с отличием окончил в 1943 году.
С мая 1943 года он был курсантом Омского военно-пехотного училища, а затем служил в Барнаульском пехотном училище командиром учебного взвода, готовя офицеров для фронта.
В 1946 году Л. С. Атанасян был демобилизован и поступил в аспирантуру на кафедру геометрии МГПИ имени В. И. Ленина.
В 1950 году под руководством профессора Д. И. Перепёлкина им была написана и защищена диссертация на степень кандидата физико-математических наук по теме «Оснащение многообразия частного вида в многомерном аффинном пространстве» .После окончания аспирантуры его оставили работать на кафедре геометрии, где он прошёл путь от ассистента до профессора.
В 1955 году он стал заведующим кафедрой геометрии.
С 1956 по 1960 год он занимал должность декана математического факультета, а с 1961 по 1969 год был проректором по учебной работе МГПИ им В. И. Ленина.
В 1969 году Л. С. Атанасян был приглашён на работу в ЮНЕСКО, где до 1977 года он возглавлял отдел высшего образования. Вернувшись из Парижа в Москву, Левон Сергеевич вновь возглавил кафедру геометрии и проработал на этом посту вплоть до последних дней своей жизни.Л. С. Атанасян, являясь членом Учебной комиссии по математике при МП РСФСР, членом президиума научно-методического Совета по математике при МП СССР, членом научно-методического Совета по математике гос. Образования РФ, председателем секции геометрии научно-методического Совета по математике, информатике и вычислительной технике УМО на базе МПГУ, внёс большой вклад в улучшение математического образования в нашей стране.Л. С. Атанасян был награждён орденами «Знак почёта» и «Дружбы народов» , медалями «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941—1945 гг.» , «Ветеран труда» , медалью Ушинского, четырьмя юбилейными медалями и значками «Отличник просвещения СССР» и «Отличник просвещения РСФСР» , был избран Заслуженным профессором МПГУ.Научные исследования Л. С. Атанасяна относятся к многомерной дифференциальной геометрии.
Он выделил ряд специальных видов многообразий в многомерном аффинном пространстве и досконально изучил геометрию этих многообразий, построил инвариантное оснащение для определённых классов вырожденных гиперповерхностей проективного пространства. Затем он занялся исследованием геометрии пространств над алгебрами.Л. С. Атанасян опубликовал более 70 научных и научно-методических пособий и статей и около 50 учебников и учебных пособий. Широко известно учебное пособие по геометрии в двух томах, написанное им совместно с профессором В. Т. Базылевым, «Геометрия, часть I» и «Геометрия, часть II» и задачники по курсу геометрии для педагогических вузов, написанные сотрудниками кафедры геометрии под редакцией Л. С. Атанасяна.
В этом разделе не хватает ссылок на источники информации.Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.Эта отметка установлена 11 апреля 2016 года.Умер 5 июля 1998 года.