Родился в Саратове. В 1950 г. с золотой медалью окончил 19-ю мужскую среднюю школу. Поступил на физико-технический факультет МГУ, но после первого курса перевелся в СГУ. После выполнения оригинальной дипломной работы (руководитель Ш. Ш. Шехтер) был принят в аспирантуру теоретического отдела ФИАН, который возглавлял академик Л. Д. Ландау, под руководством которого стал одним из ярчайших представителей отечественной школы физиков-теоретиков. В 1958 г. защитил кандидатскую, а 1964 г. – докторскую диссертации. Работал в Институте земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР, с 1960 г. – в Институте физических проблем АН СССР. В 1971 г. приступил к преподавательской работе в Московском физико-техническом институте им. Баумана, в 1990-е гг. – на физическом факультете университета г. Тренто (Италия). После смерти Л. Д. Ландау совместно с Е. М. Лифшицем написал завершающие три тома всемирно известного курса лекций по теоретической физике Ландау и Лифшица. Внес большой вклад в развитие разных областей современной физики: теория Гинзбурга-Питаевского, уравнение Гросса-Питаевского, общая теория ван-дер-ваальсовых сил в конденсированных средах, работы по ионосферной аэродинамике и др. Лауреат премии им. Л. Д. Ландау (1980). В 1976 г. был избран членом-корреспондентом, а в 1990 г. – действительным членом АН СССР. Награжден орденом Дружбы народов (1983). За фундаментальный вклад в теорию жидкого гелия и сверхтекучих бозе-жидкостей Л. П. Питаевский. был удостоен медали им. Юджина Финберга (1997).
