Лев Ефимович Устинов родился 14 ноября 1923 года в Москве, в семье бухгалтера и портнихи. Родители были люди бесстрашные и незаурядные. Отвоевали на фронтах гражданской войны и проявили себя в мирное время.
У отца Устинова был друг — директор Московского ТЮЗа, а мать сама была завзятой театралкой. Он и сам играл в в школьном театральном кружке. На школьный спектакль «Слугу двух господ», где Устинов играл Труфальдино, пришли знаменитые актрисы вахтанговского театра Мансурова и Львова. После спектакля делились впечатлениями, и Мансурова, показав на Льва, сказала: «А этому мальчику от театра никуда не деться».В 41-м Устиновы всей семьёй ушли добровольцами на фронт. Вскоре под Вязьмой мать была контужена, отец ранен в голову. Лев Ефимович прошёл дорогами войны от Москвы до Праги. Был связистом. С фронта вернулся с орденом Отечественной войны и тяжелой контузией: в висевший через шею бинокль попал осколок снаряда — бинокль спас Устинову жизнь, но от удара образовалась открытая язва, которая долго не заживала. После войны работал на стройках Средней Азии. Учился в Литературном институте. Печататься начал с 1947 года. В начале 60-х годов совместно с Олегом Табаковым написал для театра «Современник» сказку «Белоснежка и семь гномов». Автор известных детских сказок «Лесная песенка», «Большая погоня», «Неделя рыжего кота», «Недотёпино королевство», «Хитрый талант».
В шестидесятые-семидесятые годы был самым репертуарным детским драматургом — его пьесы «Бочка меда», «Остров пополам», «Великий лягушонок», «Недотрога» шли в Советском Союзе, Греции, Америке и Африке. Его «Город без любви» и «Остров пополам», «Цыганская сказка» и «Знаменитый оружейник» стали яркой иллюстрацией основных чаяний 60-х и общего направления в литературе того времени.В 1990-е годы написал много детских сказок. Наиболее известные: «Лесная песенка», «Большая погоня». В сказках Устинова много ремарок, авторских размышлений, лирических отступлений, создающих определенное настроение.
В Германии Устинова считают одним из самых знаменитых сказочников нашего времени и величают современным Андерсеном. В Швеции сравнивают с Астрид Линдгрен, «матерью» Карлсона, который живет на крыше. На Кипре объявили чуть ли не национальным героем — в театрах маленького островного государства идет восемь пьес-сказок русского драматурга.
Фантастика Устинова не выходит за пределы сказочности. Писал в основном для дошкольников и младших школьников. Единственное исключение — юмористический детектив для подростков «Попугай из приличной семьи».
Награждён национальной премией университета Ферары, президентским грантом «За особые заслуги перед Российской Федерацией».
Скончался 9 января 2009. Похоронен на Донском кладбище.