Окончив в 1927 году физическое отделение физико-математического факультета Ленинградского университета, Ландау стал аспирантом, а в дальнейшем сотрудником Ленинградского физико-технического института (директором которого был А. Ф. Иоффе), в 1926—1927 годах опубликовал первые работы по теоретической физике.

 

 

С 1929 года по 1931 год находился в научной командировке для продолжения образования в Германии, Дании, Англии и Швейцарии. В Берлинском университете он встретился с Альбертом Эйнштейном, в Гетингене посещал семинары Макса Борна, затем в Лейпциге встретился с Вернером Гейзенбергом. В Копенгагене работал с Нильсом Бором. В Кембридже познакомился с другим отцом-основателем Физтеха Петром Капицей.

 

 

 

Весной 1931 года после командировки Ландау вернулся в Ленинградский физтех, но не остался там работать и переехал в Харьков. В 1931-1937  годах Ландау возглавлял теоретический отдел Украинского физико-технического института (УФТИ) и одновременно заведовал кафедрой теоретической физики на физико-механическом факультете Харьковского механико-машиностроительного института.Работая в Харькове, Ландау разработал специальную программу для обучения молодых физиков, которая впоследствии позволила создать самостоятельную школу теоретической физики. Среди его учеников были известные впоследствии физики Евгений Лифшиц, Алексей Абрикосов и Исаак Халатников.В 1934 г. Академия наук (АН) СССР присудила Ландау ученую степень доктора физико-математических наук (без защиты диссертации). В 1935 г. он получил ученое звание профессора. В январе 1941 г. выдвигался академиками Владимиром Фоком и Петром Капицей в члены-корреспонденты АН СССР.

 

 

 

В феврале 1937 г. переехал в Москву. По приглашению Петра Капицы, директора-основателя Института физических проблем АН СССР в Москве (ИПФ; ныне - Институт физических проблем им. П. Л. Капицы РАН), Ландау возглавил отдел теоретической физики этого института. Во время Великой Отечественной войны 1941-1945 гг. Лев Ландау занимался исследованием горения и взрывов, в особенности ударных волн на больших расстояниях от источника. Преподавал на физико-техническом факультете Московского государственного университета (МГУ) им. М. В. Ломоносова, который в 1951 г. был преобразован в самостоятельный вуз - Московский физико-технический институт (МФТИ). Являлся профессором двух кафедр физического факультета МГУ: физики низких температур (1943-1947) и квантовой теории и электродинамики (1955-1968). В 1946 г. был привлечен к урановому (атомному) проекту СССР. Участвовал в создании первых образцов ядерного и термоядерного оружия: в расчетах заряда РДС-1 (первая советская атомная бомба, была испытана в 1949 г.), в построении теории термоядерного заряда РДС-6с (первая в мире водородная бомба, 1953).

 

 

 

Лев Ландау был специалистом в различных областях физики (квантовая механика, физика твердого тела, магнетизм, физика низких температур, сверхпроводимость и сверхтекучесть, физика атомного ядра и физика элементарных частиц, физика космических лучей и др.).

В 1927 г. он ввел в квантовую механику новое понятие - матрицу плотности (впоследствии стало основным в квантовой статистике). В 1933 г. предсказал существование антиферромагнитного состояния магнетиков (также новое понятие в физике). В 1935 г. совместно со своим учеником Евгением Лифшицем разработал теорию доменной структуры ферромагнетиков и вывел уравнение движения магнитного момента (уравнение Ландау-Лифшица). В 1936-1937 гг. создал теорию фазовых переходов второго рода и теорию промежуточного состояния сверхпроводников, в 1940-1941 гг. - теорию сверхтекучести жидкого гелия, в 1941 г. - теорию квантовой жидкости, в 1946 г. - теорию колебаний электронной плазмы ("затухание Ландау"), в 1957 г. - теорию Ферми-жидкости. Совместно с Виталием Гинзбургом построил полуфеноменологическую теорию сверхпроводимости (1950).

 

 

 

Автор около ста научных трудов. Свою первую работу "К теории спектров двухатомных молекул" опубликовал в 1926 г. Соавтор "Курса теоретической физики" в виде серии учебников (1935 г., совместно с Евгением Лифшицем), фундаментального труда "Основы электродинамики" (1954, с Алексеем Абрикосовым и Исааком Халатниковым), "Лекций по теории атомного ядра" (1955, с Яковом Смородинским). Спустя год после смерти Ландау, в 1969 г. вышел двухтомник научных трудов ученого, подготовленный Евгением Лифшицем.

 

 

 

В 1962 году Лев Ландау стал лауреатом Нобелевской премии по физике "за пионерские исследования в теории конденсированного состояния, в особенности жидкого гелия". Премия была вручена ученому в московской больнице АН СССР послом Швеции в Советском Союзе Рольфом Сульманом .

 

 

 

Имя Льва Ландау носит Институт теоретической физики РАН. В его честь названы астероид, кратер на Луне, минерал (ландауит), улица в Баку, бульвар в Москве, а также улицы и площади других городов.