Родился 14 мая 1944 г. в Сталинске (ныне - Новокузнецк, Кемеровская обл.). Его отец был геологом, мать - врачом. С 1945 г. семья проживала в Ленинграде (ныне - Санкт-Петербург).
С 13 лет Лев Додин посещал занятия в ленинградском Театре юношеского творчества под руководством Матвея Дубровина.
В 1966 г. окончил режиссерское отделение Ленинградского государственного института театра, музыки и кинематографии (ныне - Российский государственный институт сценических искусств). Выпускник мастерской заслуженного артиста РСФСР Бориса Зона.
В 1967-1975 гг. Лев Додин работал режиссером в Ленинградском театре юного зрителя (ныне - Театр юных зрителей им. А. А. Брянцева). Совместно с Зиновием Корогодским и Вениамином Фильштинским поставил спектакли "Наш цирк", "Наш, только наш" и "Наш Чуковский". В 1972 г. выпустил собственный авторский спектакль - "Свои люди - сочтемся" по пьесе Александра Островского.
Во второй половине 1970-х гг. сотрудничал с Ленинградским областным театром драмы и комедии (ныне - Государственный драматический театр на Литейном).
С 1974 г. Лев Додин ставил спектакли в Ленинградском областном Малом драматическом театре (ныне - Академический Малый драматический театр - Театр Европы). С 1983 г. являлся главным режиссером театра. С 2002 г. по н. в. занимает должность художественного руководителя - директора театра. Среди его постановок: "Разбойник" по произведению Карела Чапека, "Татуированная роза" по пьесе Теннесси Уильямса, "Живи и помни" по роману Валентина Распутина, "Дом" и "Братья и сестры" по произведениям Федора Абрамова, "Повелитель мух" по роману Уильяма Голдинга, "Бесы" по роману Федора Достоевского, "Вишневый сад", "Дядя Ваня" и "Чайка" по пьесам Антона Чехова, "Чевенгур" по произведению Андрея Платонова, "Король Лир" по трагедии Уильяма Шекспира, "Коварство и любовь" по драме Фридриха Шиллера.
Лев Додин поставил ряд спектаклей в других отечественных и зарубежных театрах. В их числе: "Кроткая" по повести Федора Достоевского (1981, БДТ им. М. Горького; 1985, МХАТ СССР им. М. Горького), "Господа Головлевы" по произведению Михаила Салтыкова-Щедрина (1984, МХАТ СССР им. М. Горького), "Свои люди - сочтемся" (1986, Финский национальный театр в Хельсинки), "Пиковая дама" по повести Александра Пушкина (1998, Нидерландская опера в Амстердаме; 1999, Национальная Парижская опера; 2015, Государственный академический Большой театр) и др.
В общей сложности Лев Додин поставил свыше 70 драматических и оперных спектаклей.
С 1967 г. преподает в Российском государственном институте сценических искусств. С 1989 г. заведует кафедрой режиссуры. Профессор (1991). Среди его учеников - народный артист РФ Игорь Скляр, заслуженные артисты РФ Данила Козловский и Елизавета Боярская.
Народный артист РФ (1993).
Награжден орденами "За заслуги перед Отечеством" III и IV степеней (2009, 2004), Почета (2015), Звезды Италии (2016).
Удостоен Государственной премии СССР в области литературы, искусства и архитектуры 1986 г., Государственной премии РФ в области литературы и искусства 1992, 2002 и 2015 гг., премии президента РФ в области литературы и искусства 2000 г., премии правительства РФ в области культуры 2014 г.
Отмечен высшей европейской театральной премией "Европа - Театру" (2000). Многократный лауреат российских театральных премий "Золотая маска" и "Золотой софит".
Почетный доктор Санкт-Петербургского гуманитарного университета профсоюзов (2006), почетный член Российской академии художеств (2010), почетный президент Союза театров Европы (2012).
Автор серии книг о театре "Путешествие без конца" (2009-2016).
Женат вторым браком. Супруга - народная артистка РФ Татьяна Шестакова (род. 1948). Первой женой Льва Додина была народная артистка РФ Наталья Тенякова (род. 1944). Брат - геолог, член-корреспондент Российской академии наук Давид Додин (род. 1935).