Лев Николаевич Гумилев родился 1 октября (18 сентября по ст.ст.) 1912 года в Петербурге в семье русских поэтов Николая Степановича Гумилева и Анны Андреевны Ахматовой.

С 1912 по 1916 годы Лев Гумилев жил у бабушки Анны Ивановны Гумилевой в Царском Селе, под Санкт-Петербургом, с 1916 по 1918 год - в родовом имении Слепнево и в Бежецке (Тверская область).

В августе 1921 года по обвинению в участии в контрреволюционном заговоре его отец Николай Гумилев был арестован и расстрелян.

В 1929 году Лев Гумилев окончил школу в Бежецке и переехал к матери в Ленинград (ныне - Санкт-Петербург).

В 1929-1930 годах Гумилев учился в единой трудовой школе № 67 в Ленинграде и жил вместе с матерью в Фонтанном Доме. Первая его попытка поступить в Педагогический институт не удалась: дворянских детей не брали в высшие учебные заведения.

В ноябре-декабре 1930 года работал чернорабочим в Службе пути и тока.

Весной 1931 года был принят на работу коллектором в Геологический комитет (Геолком), работал в Прибайкальской геологической экспедиции.

В 1932 году работал лаборантом в экспедиции в Средней Азии, затем - малярийным разведчиком в совхозе "Дангара", учил таджикский язык. По возвращении в Ленинград устроился коллектором в Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов (ЦНИГРИ).

В 1933 году Лев Гумилев был научно-техническим сотрудником Геологического института Академии наук (ГИНАН), работал в Крыму в составе нескольких экспедиций.

В декабре 1933 года Гумилев был арестован, обвинение не было предъявлено.

В 1934 году он поступил в Ленинградский государственный университет (ЛГУ) на восстановленный исторический факультет. В 1934-1936 годах работал в составе нескольких археологических экспедиций.

23 ноября 1934 года вместе с несколькими студентами был арестован. 3 декабря 1934 года, после письма Анны Ахматовой Иосифу Сталину, все были освобождены.

10 марта 1938 года Лев Гумилев был снова арестован, 28 сентября 1938 года суд военного трибунала приговорил его к десяти годам заключения с поражением в правах на четыре года и с конфискацией имущества. Для отбывания срока он был отправлен под Медвежьегорск на строительство Беломорканала.

В 1939 году в результате пересмотра дела приговор был изменен: пять лет лагерей (с зачетом тюремного заключения и работы на строительстве Беломорканала). Гумилев был отправлен в исправительно-трудовой лагерь в Норильск.

С октября 1939 года по март 1943 года он работал в Норильске, в основном на шахте.

10 марта 1943 года по окончании срока освобожден из заключения и оставлен на вольном поселении.

С марта 1943 года по октябрь 1944 года работал геотехником в геофизической экспедиции на Хантайском озере и под Туруханском в Красноярском крае.

В октябре 1944 года Лев Гумилев ушел добровольцем на фронт, принимал участие в боях в Восточной Пруссии и при взятии Берлина. Был награжден медалями "За взятие Берлина" и "За победу над Германией".

В октябре 1945 года был демобилизован, вернулся в Ленинград и восстановился в университете.

В 1946 году Гумилев окончил университет и поступил в аспирантуру Института востоковедения Академии наук (ИВАН).

После исключения Анны Ахматовой из Союза писателей в 1946 году, в декабре 1947 года Лев Гумилев был отчислен из аспирантуры с формулировкой: "за несоответствие филологической подготовки избранной специальности", хотя его диссертация уже была написана, кандидатские экзамены были сданы.

С февраля по май 1948 года он работал библиотекарем в Психотерапевтической клинике им. М. И. Балинского, с мая по ноябрь был научным сотрудником Горно-Алтайской экспедиции, принимал участие в раскопках одного из каменных курганов в долине Пазырык на Алтае.

28 декабря 1948 года защитил кандидатскую диссертацию на тему "Политическая история первого тюркского каганата. VI-VIII вв н.э."

В 1949 году работал старшим научным сотрудником Государственного музея этнографии (ГМЭ), участвовал в работах Саркельской археологической экспедиции.

В том же году был принят в число действительных членов Географического общества при Академии наук СССР.

6 ноября 1949 года Лев Гумилев вновь был арестован и приговорен к десяти годам исправительно-трудовых лагерей. С 1949 по 1956 год отбывал срок в лагерях в поселке Чурбай-Нура под Карагандой, в поселке Ольжерас и под Омском. В тот период он много болел, но продолжал работу над книгой по истории Срединной Азии.

11 мая 1956 года он был освобожден из заключения и вернулся в Ленинград.

В декабре того же года был принят на работу в Государственный Эрмитаж в Центральную научную библиотеку.

С 1957 по 1962 годы возглавлял работы Астраханской археологической экспедиции Эрмитажа.

В 1959 году Гумилев возглавлял секцию этнографии в Ленинградском отделении Всесоюзного географического общества (ВГО).

В 1960 году была опубликована его первая монография "Хунну".

В ноябре 1961 года Гумилев защитил докторскую диссертацию по теме "Древние тюрки".

В 1962 году он перешел на работу в Научно-исследовательский географо-экономический институт ЛГУ (НИГЭИ) при географическом факультете.

В 1964 году была опубликована его первая статья из серии "Ландшафт и этнос".

5 марта 1966 года умерла Анна Ахматова. Лев Гумилев добился отпевания матери по церковному обряду, началось судебное разбирательство о наследстве Ахматовой.

В том же году вышла из печати его книга "Открытие Хазарии", Гумилев познакомился в Москве с художницей Наталией Симоновской, ставшей впоследствии его женой.

В 1970 году были напечатаны статьи Гумилева по истории, исторической географии, кочевниковедению и этнографии; продолжение цикла статей "Ландшафт и этнос", опубликована книга "Поиски вымышленного царства", вызвавшая большой интерес у читателей, и одновременно всплеск недоброжелательной критики.

В 1971 году публикации и выступления Льва Гумилева стали известны за границей, его статьи печатались в зарубежных журналах. В 1972 году в Варшаве (Польша) была напечатана книга "Древние тюрки", а в Турине (Италия) - "Хунну". В 1973 году в Польше вышла его книга "Поиски вымышленного царства".

В 1974 году в журнале "Вопросы истории СССР" была напечатана жесткая критическая статья (автор - доктор исторических наук Виктор Козлов), после которой статьи и книги Гумилева перестали печатать. Ответ Гумилева на критику опубликован не был.

В мае того же года Гумилев защитил вторую докторскую диссертацию, по географии, - "Этногенез и биосфера Земли".

В 1976 году Высшая аттестационная комиссия (ВАК) отказала Льву Гумилеву в присуждении степени доктора географических наук. Начался период "замалчивания": труды Гумилева не печатались, статьи возвращались из редакций. Однако его лекции приобрели широкую известность, некоторые статьи печатались в "ненаучных" журналах: в эти годы началось его сотрудничество с журналом "Декоративное искусство".

С 1981 по 1986 год публикации Гумилева были запрещены, Сибирское отделение АН отказалось печатать книгу "Этногенез и биосфера Земли". В то же время его по-прежнему приглашали читать лекции в научные сообщества в разные города, а также для консультаций на киностудии, радио и телевидение.

В 1987 году Гумилев обратился с письмом в Отдел науки и учебных заведений при ЦК КПСС, после чего запрет на публикации был снят.

В 1988 году вышло 22 публикации ученого. Одна из самых значимых публикаций - "Биография научной теории, или Автонекролог" в журнале "Знамя" и в двух номерах журнала "Нева" под названием "Апокрифический диалог".

В 1989 году в издательстве ЛГУ вышла книга "Этногенез и биосфера Земли" (ставшая одним из основных трудов Гумилева), в Баку в журнале "Хазар" был напечатан историко-психологический этюд "Черная легенда".

Осенью того же года у Гумилева произошел инсульт.

В 1990 году были опубликованы монографии "Этногенез и биосфера Земли", "Древняя Русь и Великая степь" (ей впоследствии была присуждена премия им. А. В. Луначарского) и "География этноса в исторический период" - курс лекций по народоведению (оригинальное название: "Конец и вновь начало").

29 декабря 1990 года он был избран действительным членом Российской академии естественных наук.

В 1991 году продолжились публикации его книг и статей, на радио и телевидении были организованы циклы лекций.

15 июня 1992 года после тяжелой и продолжительной болезни Лев Гумилев скончался. Его похоронили на Никольском кладбище Александро-Невской лавры в Санкт-Петербурге.

1 октября 1992 года Гумилев был удостоен премии им. X.3. Тагиева (Азербайджан) (посмертно) за книгу "Тысячелетие вокруг Каспия".

В декабре того же года вышла из печати его последняя книга "От Руси до России", сигнальный экземпляр которой он успел увидеть в больнице.

Гумилев - автор свыше 200 статей и 12 монографий, лекций по народоведению, стихов, драм, рассказов и поэтических переводов. Его учение о человечестве и этносах как биосоциальных категориях является одной из самых смелых теорий о закономерностях в историческом развитии человечества и до сих пор вызывает острую полемику.

В 1995 году книга Льва Гумилева "От Руси до России" получила премию "Вехи", а в 1996 году она была рекомендована как факультативный учебник по истории для 8-11 классов средней школы. В том же году книга "Древняя Русь и Великая Степь" была признана Книжной палатой лучшей книгой года.

В 2003 году в центре города Бежецка был открыт памятник Льву Гумилеву, Николаю Гумилеву и Анне Ахматовой работы скульптора Андрея Ковальчука.

В августе 2005 года был открыт памятник Льву Гумилёву в Казани.

В 1996 году в Астане (Казахстан) именем Гумилева назван один из ведущих вузов страны, Евразийский Национальный университет имени Л.Н. Гумилева.