Могила Пантелеева на Кунцевском кладбище Москвы.
Родился 19 августа 1910 года в городе Подольске в семье рабочего. Русский. Окончил школу ФЗУ, работал фрезеровщиком на Подольском машиностроительном заводе.
В ВМФ СССР с сентября 1930 года. В июле 1934 года окончил Военно-морское училище имени М. В. Фрунзе. С июля 1934 года служил на Тихоокеанском флоте - стажёр командира, с января 1935 года - командир торпедного катера, с июня 1936 года - командир звена торпедных катеров.
С августа 1937 года - начальник отделения командно-политического состава дивизиона в бригаде торпедных катеров. С сентября 1938 года командовал отрядом, с февраля 1939 года - дивизионом бригады торпедных катеров Тихоокеанского флота.
В марте 1941 года переведён на крупные боевые корабли и назначен командиром эсминца «Редкий» Тихоокеанского флота. В декабре 1941 года направлен на учёбу, а в июле 1942 года окончил Высшие специальные курсы командного состава ВМФ.
После окончании учёбы вновь направлен на Тихоокеанский флот и назначен командиром 9-го отдельного дивизиона торпедных катеров в Николаевско-на-Амурской военно-морской базе. С апреля 1944 года - начальник штаба 1-й бригады торпедных катеров Тихоокеанского флота.
Участвовал в Советско-японской войне в августе 1945 года. Начальник штаба 1-й бригады торпедных катеров капитан 3-го ранга Пантелеев умело осуществил в середине августа 1945 года высадку десантных групп в корейские порты Сейсин, Расин (Наджин), Гензан (Вонсан). В боях за овладение этими портами обеспечивал прикрытие десантов огнём с катеров.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 14 сентября 1945 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с японскими милитаристами и проявленные при этом мужество и героизм капитану 3-го ранга Пантелееву Льву Николаевичу было присвоено звание Героя Советского Союза.
После войны продолжил службу в ВМФ СССР. В апреле 1947 года назначен командиром 1-й бригады торпедных катеров 5-го ВМФ (Тихий океан). С февраля 1950 года - первый заместитель командующего - начальник штаба Камчатской военной флотилии 7-го ВМФ, а с ноября 1951 года - командующий этой флотилией.
В 1956 году окончил Высшую военную академию имени К. Е. Ворошилова. С ноября 1956 года - начальник штаба Северного флота. С марта 1958 года - помощник начальника Главного штаба Военно-Морского флота СССР.
В феврале 1967 года Пантелеев ушёл в запас в звании вице-адмирала. Жил в Москве.
Скончался 14 апреля 1980 года. Похоронен на Кунцевском кладбище.