Сын Р. С. Левиной и Л. Н. Карлика. В 1938 г. окончил школу и поступил в МГУ, в 1941 г. эвакуирован в Казань. В 1943 г. возвращается в Москву (от армии был освобожден из-за болезни глаз) и продолжает обучение в МГУ, которое прерывается арестом в июле 1944 г. Однако вскоре, в августе 1945 г., Левин был освобожден по Победной амнистии и даже получил возможность сдать последний выпускной экзамен, правда без права работать в Москве и Московской области.
По рекомендации учителя и будущего тестя М. А. Леонтовича, был зачислен на работу в Горьковский университет, на первый в стране радиофизический факультет, созданный в 1945 г. и ставший ведущим центром развития отечественной радиофизики. В 1948 г. завершил работу над диссертацией, но из-за ареста матери потерял должность и смог защититься лишь осенью 1954 г. С сентября 1956 г. - в Радиотехническом институте АН СССР, где в 1960 г. был избран начальником лаборатории, которая в 1977 г. переведена в Московский радиотехнический институт АН СССР. С декабря 1989 г. начальник теоретического отдела этого института, с 1957 г. по совместительству работал профессором кафедры радиофизики МФТИ.
Сыграл, как физик-теоретик, педагог и историк науки (прежде всего, исследователь истории электродинамики), важную роль в становлении отечественной радиофизики. Один из основателей школы отечественной радиофизики в Нижнем Новгороде. Под его редакцией был впервые в полном переводе на русский язык издан знаменитый «Трактат об электричестве и магнетизме» Максвелла, ставший основой полевой электродинамики и радиотехники.
Один из ближайших друзей А. Д. Сахарова. Был близок к правозащитному движению. Известен также свои литературным творчеством.