Область научных интересов: теоретические проблемы общей географии, геоэкологии, геотехноморфологии, флювиальной и структурной геоморфологии, географическое и геоэкологическое образование. Л. Л. Розанов создал новое научное направление в географии — геотехноморфологию, заложил теоретический фундамент изучения технолитоморфогенной трансформации окружающей среды, разработал концепцию геотехнопространства, учение о геотехнопространственной процессности, учение о геотехноморфогенезе, учение о геоэкологических процессах, концепцию геоэкологических ценностей, представление о рельефоидах, рельефидах. Опубликовал 335 научных, научно-методических и научно-популярных работ, в том числе 9 монографий, 3 сборника статей («Избранные труды», 2012, 2017, 2022), 12 учебных и учебно-методических пособий для средней и высшей школы.