Его отец, Абрам Григорьевич, был акушером-гинекологом в волостной Покровской больнице. Мать, Анна Иосифовна, сначала преподавала музыку, а затем переквалифицировалась в зубного врача. У Льва Кассиля был младший брат Иосиф (Ося), ставший ему лучшим другом и напарником по детским играм. Близкими и доверительными отношения двух братьев оставались всю жизнь.
Будущий писатель рос увлекающимся, разносторонне развитым мальчиком: рисовал, музицировал, много читал, мастерил модели кораблей. В 1914 году Лев Кассиль поступил в самое престижное учебное заведение города - Покровскую мужскую гимназию. Через три года она была переименована в Единую трудовую школу. Еще будучи школьником, он начал сотрудничать с Покровской детской библиотекой-читальней, при которой вел различные кружки и издавал рукописный журнал, в котором сам был редактором и художником.
После окончания школы в 1923 году Кассиль за активную общественную работу получил направление в вуз. Юноша переехал в Москву и поступил на математическое отделение физико-математического факультета Московского университета. Его специализацией стал аэродинамический цикл. К третьему курсу Льва Абрамовича "неотвратимо потянуло писать". Он начал самозабвенно писать многостраничные письма домой, рассказывая в них родным обо всем, что его окружало. Студент физмата описывал стройки, футбол, театры, выставки.
И это у него так ловко получалось, что брат Иосиф в тайне перепечатывал эти письма на машинке и публиковал их, за гонорар, в местной газете. Так появился целый цикл "Письма из Москвы".
Получив гонорар, Ося шел в кондитерскую, открытую нэпманом Шипульским, покупал пирожные "наполеон" и с наслаждением поглощал их за здоровье старшего брата. Когда Лев Абрамович узнал о "маленьком бизнесе" младшего брата, то понял, что может жить литературным трудом. Лев Абрамович с нескрываемой самоиронией признавался: "Я подумал, что мог бы и сам позаботиться о собственном здоровье". Тем более, что к точным наукам его душа не лежала. Физмат писатель так и не закончил.
В 1925 году в газете "Новости ради" был напечатан его первый рассказ - "Приемник мистера Кисмиквика". Во второй половине 1920-х годов писатель сблизился с литературным критиком Осипом Бриком и поэтом Владимиром Маяковским. Был участником групп "ЛЕФ" ("Левый фронт искусств") и "РЕФ" ("Революционный фронт"), сотрудничал с журналом Маяковского "Новый ЛЕФ", где впервые выступил в амплуа именно детского писателя. Поэт Семен Кирсанов отметил:
- Одного Кассиля ум
- Заменил консилиум...
С 1929 года Кассиль печатался в журнале "Пионер", был очеркистом и специальным корреспондентом газеты "Известия", благодаря чем успел поучаствовать в полетах дирижаблей, провожал легендарный полет экипажа Валерия Чкалова, встретил освобожденную из ледяного плена экспедицию челюскинцев, а также освещал пуск московского метро. Осмысление всех этих ярких событий в его профессиональной биографии помогло Кассилю в дальнейшем при написании книг.
Воспоминания детства стали основой для автобиографической повести Льва Абрамовича "Кондуит" (1928). Произведение было благосклонно встречено критикой, и Кассиль написал продолжение - "Швамбрания" (1935). В дальнейшем писатель значительно переработал обе повести, сократил автобиографические моменты и объединил их в одно произведение под названием "Кондуит и Швамбрания". Этот увлекательный рассказ о жизни гимназистов в России до революции и в первые революционные годы стал самым известным и значительным произведением Льва Кассиля. В тот же период увидели свет и другие его книги для детей, среди которых были научно-популярные очерки: "Вкусная фабрика" (1930), "Планетарий" (1931), "Лодка-вездеход" (1933).
В 1937 году, а затем в 1941-1942 годах Лев Абрамович занимал должность ответственного редактора легендарного журнала "Мурзилка". "Главный редактор мурзилок и мартышек", - в шутку подписывал он свои письма сыновьям.
В годы Великой Отечественной войны капитан административной службы Лев Кассиль, в качестве представителя Всесоюзного радиокомитета и журнала "Огонек", побывал на Северном флоте, Западном и 1-м Украинском фронтах. Также выступал с лекциями по радио, в школах, на предприятиях тыла и в воинских частях.
Параллельно Кассиль успел написать несколько произведений на военную тематику: "Линия связи", "Рассказ об отсутствующем" (1942), "Держись, капитан" (1943), "Портрет огнем" (1944), повесть "Дорогие мои мальчишки" (1944) и, совместно с Максом Поляновским, художественно-документальную книгу о пионере-герое Володе Дубинине "Улица младшего сына" (1949), благодаря которой в 1951 году стал лауреатом Сталинской премии III степени. Помимо этого, за все время своей профессиональной творческой деятельности Лев Абрамович был награжден орденами "Знак Почета" (1939) и Красной Звезды (1945), а также двумя орденами Трудового Красного Знамени (1955, 1965) и медалью "За оборону Советского Заполярья".
Будучи сам многолетним страстным поклонником футбола, Лев Кассиль создал немало произведений на спортивную тематику. Первым советским романом о спорте стал его "Вратарь Республики", опубликованный в 1937 году. Кроме этого, Лев Абрамович написал романы "Ход белой королевы" (1956) о лыжном спорте и "Чаша гладиатора" (1961) о жизни циркового борца.
Сюжеты многих произведений Кассиля пользовались среди советских кинематографистов большой популярностью. Причем Лев Абрамович часто сам писал сценарии к фильмам по своим книгам. Так, например, сценарий для киноленты по повести "Кондуит" писатель создал вместе с Лазарем Юдиным. Также в качестве сценариста Кассиль выступил в фильмах "Брат героя" (1940), "Улица младшего сына" (1962) и, в соавторстве с Виктором Садовским, "Ход белой королевы" (1971).
В 1965 Лев Абрамович был избран членом-корреспондентом Академии педагогических наук СССР. Многие годы он преподавал в Литературном институте им. Максима Горького. А в середине 1960-х издательство "Детская литература" выпустило его собрание сочинений в пяти томах.
Льва Абрамовича Кассиля не стало 21 июня 1970 года. Похоронен знаменитый детский писатель на Новодевичьем кладбище в Москве.