Отец писателя, Абрам Григорьевич, был врачом. Мама Анна Исааковна - музыкантом. Лев начал учиться в гимназии до революции, а заканчивал обучение при советской власти в Единой трудовой школе (ЕТШ).
Его детские мечты были вполне мальчишечьи: он хотел быть извозчиком, потом кораблестроителем пароходов типа «самолёт», и натуралистом. В 1923 году, окончив ЕТШ, за хорошую общественную работу в библиотеке-читальне Кассиль получил наравление в высшее учебное заведение. Поступил в Москве на физико-математический факультет МГУ, но примерно к третьему курсу фактически стал профессиональным литератором - работал сразу в нескольких московских изданиях, в том числе в журнале «Пионер» и в газете «Известия».
Талант молодого советского литератора Льва Кассиля уже в начале 30-х годов не прошел мимо внимания самого Маяковского. Вскоре Лев Кассиль становится популярным детским писателем. Его книги «Лодка-вездеход», «Планетарий», «Вкусная фабрика» принесли ему настоящий успех, как детской, так и взрослой аудитории.
В 1935 году выходят две его автобиографические повести «Кондуит» и «Швамбрания», которые чуть позже объединены писателем в одну книгу.
Успех «Кондуита и Швамбрании» был огромным, и сделал писателя Льва Кассиля классиком детской литературы еще при жизни. А герои книги - два брата - полюбились читателю раз и навсегда.
При этом, став писателем, Кассиль не стал кабинетным человеком.
Он вёл новогодние ёлки в Колонном зале Дома Союзов и праздничные радиорепортажи с Красной площади, комментировал футбольные матчи, работал специальным корреспондентом на олимпийских играх, плавал вокруг Европы, ездил по Италии с лекциями о Маяковском, возглавлял объединение московских детских и юношеских писателей, преподавал в Литературном институте, неизменно открывал Неделю детской книги и чуть ли не ежедневно выступал перед своими читателями в школах, библиотеках, детских домах, санаториях, пионерлагерях — по всей стране. При таком уплотнённом распорядке дней он написал своё собрание сочинений, и каждые год-два у него выходила новая книга.
Роман «Вратарь Республики», написанный в 1938 году, отразил страсть писателя к футболу. «Ход белой королевы» был посвящен лыжному спорту, «Чаша гладиатора» – жизни циркового борца и судьбам русских людей, оказавшихся после 1917 года в эмиграции. В книге «Черемыш, брат героя» шел рассказ о мальчике – однофамильце героя-летчика.
Следом за «Швамбранией» Лев Кассиль придумал еще две страны - «Синегорию» и «Джунгахору», которые описал в книгах «Дорогие мои мальчишки» и «Будьте готовы ваше Высочество!», объединенных позднее в сборник «Три страны, которых нет на карте».
Кассиль написал много рассказов, посвященных Великой Отечественной войне. Он обладал огромным опытом военного корреспондента.
21 июня 1970 года Лев Кассиль отметил в дневнике: «Приглашают поехать почётным гостем в Ленинград на IV Всесоюзный слёт пионеров. Вряд ли смогу… Сил нет. Записал по радио обращение к участникам слёта». Через несколько часов Кассиль умер.
