Д.К. Львов родился в Москве в семье профессора-психолога. В 1949 г. Дмитрий Константинович поступил в I Московский медицинский институт им И.М. Сеченова, после второго курса, в 1951 г., был переведён на третий курс Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова (г. Ленинград), которую закончил с отличием в 1955 г.
До 1957 г. работал младшим научным сотрудником в Институте санитарии МО СССР. После демобилизации был принят по конкурсу на должность младшего научного сотрудника в Институт медицинской паразитологии и тропической медицины Минздрава СССР, где работал до декабря 1960 г. Затем Дмитрий Константинович был переведён в Институт полиомиелита и вирусных энцефалитов АМН СССР, где последовательно прошёл все стадии научного роста – от младшего научного сотрудника до руководителя лаборатории. С октября 1967 г. Д.К. Львов работает в Институте вирусологии им. Д.И. Ивановского, вначале (до 1969 г.) руководителем лаборатории, а затем заместителем директора по науке. С 1987 г. по июнь 2014 г. он являлся директором НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского, осуществляя руководство научно-исследовательской и научно-организационной деятельностью коллектива института. В течение многих лет Дмитрий Константинович возглавляет крупнейший в институте отдел экологии вирусов.
В 1960 году Д.К. Львов защитил кандидатскую диссертацию, а в 1965 г. — докторскую. В 1975 г. Дмитрий Константинович Львов был избран членом-корреспондентом, а в 1984 г. — академиком АМН СССР по специальности «вирусология».
С именем Дмитрия Константиновича Львова связаны создание и развитие нового научного направления — экологии вирусов и популяционной генетики арбовирусов, молекулярной экологии вирусов, исследования направленные на изучение рекомбинационных процессов в механизме формирования генофонда вирусных популяций. Он использовал эволюционный подход и математические методы многофакторного анализа в создании научно-обоснованной концепции о закономерностях циркуляции арбовирусов в различных климатогеографических поясах мира. Д.К. Львовым был разработан уникальный метод экологического зондирования территории России и стран бывшего СССР.
Автор и соавтор более 700 основных научных трудов, в том числе монографий и руководств по общей и частной вирусологии, уникального атласа, отражающего распространение возбудителей особо опасных и малоизученных вирусных инфекций на территории РФ. Дмитрий Константинович подготовил более 50 кандидатов и докторов наук.
Д.К. Львов — трижды лауреат премии им. Д.И. Ивановского, лауреат премии им. Академика Н.Ф. Гамалеи. В 1976 г. был награждён орденом «Знак Почёта», в 1991 г. — орденом Ленина (за создание в стране нового научного направления — экологии вирусов и разработку теоретических направлений по этой проблеме). В 1999 г. Дмитрий Константинович Львов стал лауреатом Государственной премии РФ в области науки (за проведение в масштабе страны исследований по проблеме новых и вновь возвращающихся инфекций и создание Атласа).
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС77-77676 от 29.01.2020.