Родился 23 ноября 1921 года в Москве. В 1939 году поступил на химический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова, который окончил в 1946 году. Осенью 1941 года, будучи студентом третьего курса, Л. А. Блюменфельд добровольно отправился на фронт. Пройдя путь от рядового связиста до командира взвода разведчиков полка самоходных артиллерийских установок, он был награжден тремя орденами и восемью медалями за боевые заслуги.
Научно-исследовательская работа Л. А. Блюменфельда началась на фронте, продолжившись сначала в Физико-химическом институте им. Карпова, затем в Центральном институте усовершенствования врачей. Впоследствии он тридцать лет возглавлял уникальную кафедру биофизики, созданную им в 1959 году на физическом факультете Московского университета.
Выдающийся ученый, чьи научные интересы охватывали квантовую химию, оптическую и радиоспектроскопию, термодинамику и кинетику биологических процессов, а также общую и молекулярную биофизику. Автор семи научных книг, изданных в нашей стране и за рубежом и переведенных на множество языков, а также более 300 оригинальных научных работ, получивших широкое признание.