Сын генерала Дмитрия Семёновича Львова и Марии Александровны (урождённой Павловой).
Первоначальное образование получил в иезуитской коллегии. В 1812 году был зачислен урядником в Калужское ополчение. По окончании войны был награждён чином прапорщика. В 1816 году поступил юнкером в Кавалергардский полк, в 1817 году произведен в корнеты. В ноябре 1819 году в чине поручика вышел в отставку, но в декабре 1821 года вновь вернулся на службу. Состоял адъютантом у А. А. Закревского. В 1826 году штаб-ротмистр князь Львов был вторично уволен от военной службы по болезни[1] и перешёл на гражданскую службу в чине коллежского асессора[2][3].
В 1828 году был назначен членом Петербургской таможни. Произведенный в надворные советники, он с 1830 года состоял начальником отделения департамента внешней торговли. В 1834—1839 годах — управляющий московской конторой Государственного коммерческого банка. Являлся членом Попечительского совета заведений общественного призрения в Москве, попечителем Московского сиротского дома, председателем Комитета для надзора за фабриками и заводами в Москве[4].
Князь Львов пользовался большим уважением в Москве. Проживал с семьей в собственном доме на Мясницкой, в 1850-х годах в доме на Никитском бульваре. Получив крупное наследство от своей тетки Ярославовой, он держал свой дом открытым, где москвичи считали честью быть принятыми. По воспоминаниям графа С. Д. Шереметева[6]
Львов был старик с правильными, красивыми чертами, белый, как лунь, с голубыми глазами, нос слегка сгорбленный и тонкий; кроткий и добродушный, необыкновенно изящный — это был прекрасный тип коренного москвича. На старости лет, в угоду жене, он переехал жить в Петербург и вскоре умер.
Жена (с 17 июля 1829 года)[8] — княжна Мария Андреевна Долгорукова (1805—12.04.1889[9]), дочь князя Андрея Николаевича Долгорукова (1772—1834) от брака с Елизаветой Николаевной Салтыковой (1777—1855); сестра князей Василия, Ильи, Владимира и Николая, игравших видную роль при дворе. Принадлежа по рождению к высшей московской аристократии, княгиня Львова на склоне лет пользовалась всеобщим уважением, отчасти её побаивались и преклонялись ей. Она строго держала в руках детей, и другой воли, кроме её, в доме не было. При своей строгости княгиня была «доступна добру» и многим помогала. Семья у неё была многочисленная, 11 детей, все они получили прекрасное воспитание и придерживались направлений и взглядов матери[10]. По словам современника, были они «на один тип, добродушные, обходительные, рохлеватые, недалекие и с некоторым литературным интересом»[11]. Семь красавиц дочерей, одна красивее другой, сделали прекрасные партии, а четыре сына были устроены на службу, но умерли молодыми. Скончалась от рака в Петербурге, похоронена в Александро-Невской Лавре. Дети:
Дмитрий (25.07.1830[12]—20.10.1830), похоронен в Александро-Невской лавре.
Евгений (01.10.1832[14]—23.06.1876), крещён 27 октября 1832 года в Никольском морском соборе, крестник княгини Е. А. Остерман-Толстой; подполковник, флигель-адъютант, жена — Зоя Дмитриевна Бибикова. По отзыву современника, был «весьма острый и отчасти безоглядный человек, но в обществе крайне приятный». В Петербурге держал открытый, блестящий дом, где его жена принимала весь столичный бомонд. Умер от внутримозгового кровоизлияния в Париже. Его вдова вышла замуж за дипломата А. П. Кассини.
Дмитрий (19.09.1833[15]—1874), крещен 10 октября 1833 года в Морском соборе при восприемстве князя В. А. Долгорукова и М. Ф. Львовой; действительный статский советник в должности шталмейстера, умер в умопомешательстве. В браке с Александрой Павловной Александровой имел сына Александра.
Василий (1844—22.06.1877), сопровождая сенатора П. Н. Клушина во время ревизии в Пермской губернии, простудился. Был отправлен на лечение за границу, умер от размягчения мозга в Париже.
Евдокия (1845—1904), замужем за князем А. Н. Шаховским; во втором браке за В. Н. Вырубовым (1844—1905); их сын Василий.