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 года по апрель 1856 года, находился в войсках действующей армии. Отслужив два года, Даль, в чине поручика, в 1857 году, вышел в отставку с целью окончания академического курса по архитектуре. Окончил Академию художеств в 1859 году.Выполнив несколько удачных проектов, был награждён золотыми и серебряными медалями Академии.
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 году, 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. Ряд работ по проектам Даля осуществлял в Нижнем Новгороде архитектор Р. Я. Килевейн. 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 годах, 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.