Архитектор, педагог. Академик архитектуры (1885) и действительный член (1893) петербургской Академии художеств. Сын Н.Л. Бенуа, брат А.Н. Бенуа. Строил в Петербурге, Москве, Киеве, Варшаве и др. городах. В 1910-1913 г. вместе с М.М. Перетятковичем, Ф.Е. Енакиевым, Н.Е. Лансере, создал проект преобразования Петербурга (не реализован). По его проектам построены: церковь Св. Георгия в Гусь-Хрустальном (1892-1901); русская капелла в Дармштадте (1897—1899); собор Александра Невского в Варшаве; доходный дом 1-го Российского страхового общества в Москве (1905-1906) - соместно с А.О. Гунстом; Дворец выставок - западный корпус Русского музея в Санкт-Петербурге (1914-1919) - совместно с С.О. Овсянниковым; ряд банков на Невском проспекте; Зал заседаний Гос. совета в Мариинском дворце (1907-1908); Клинический институт акушерства и гинекологии Д.О. Отта; и др. Руководил строительством Великокняжеской усыпальницы в Петропавловской крепости (1896-1908, по проекту Д.И. Гримма).
Л.Н. Бенуа преподавал в Академии художеств (профессор с 1892; в 1903-1906 и 1911-1917 г. также ректор Высшего художественного училища при Академии художеств), Свободных художественных мастерских (профессор с 1918), в Рисовальной школе ОПХ (1879-1884) и Институте гражданских инженеров (1884-1892, 1920-1927)