Родился в Москве 21 августа 1908 года.
Лев Семенович — академик СССР, математик, Герой Социалистического Труда, член-корреспондент. С Понтрягиным в четырнадцать лет произошел несчастный случай, после которого он лишился зрения. В 1929 году Лев Семенович окончил университет в Москве. С 1935 года был профессором МГУ, а в 1939 году заведующий отделением института имени В. А. Стеклова (Москва, АН СССР).
Сделал вклад в гомотопию (классы Понтрягина), открыл общий закон двойственности в топологии, в результате построил теорию характеров непрерывных групп.
Лев Семенович внес свой вклад в теорию колебаний (асимптотика релаксационных колебаний), теорию управлений (создал математическую теорию оптимального процесса, в основе данной теории находится принцип максимума Понтрягина), дифференциальные игры, в которых имеет высочайшие результаты.
Работы математика и академика Понтрягина оказали огромное влияние на развитие вариационного исчисления, теории управления не только в СССР, но и во всем мире.
Понтрягиным были написаны мемуары, в которых речь идет о многих ученых и событиях. В них Лев Семенович был активным участником. Особенно отразил кампанию против Н.Н. Лузина.
Известные математики являются учениками Понтрягина: Н. Х. Розов, Д. В. Аносов, В. А. Рохлин, М. И. Зеликин, Е. Ф. Мищенко, В. Г. Болтянский.
Умер Понтрягин 3 мая 1988 года в Москве.