Он основал в Петрограде институт платины, создал отечественную школу химиков-неоргаников, открыл «правило циклов», одним из первых стал применять органические реактивы в аналитической химии. Он открыл реактив, носящий его имя, использующийся для количественного и качественного определения наличия никеля в соединениях.

Лев Александрович Чугаев родился 17 октября 1873 г. в Москве, в семье преподавателя физики Кадетского корпуса. Рано потеряв мать, он остался единственным ребенком в семье, и на его воспитание было обращено совершенно особое внимание. Лев Александрович получил прекрасное домашнее образование, уже в детстве он свободно владел английским, немецким и французским языками настолько, что на этих языках писал и свободно разговаривал. Общее образование он получил в I Московском кадетском корпусе, где по всем предметам, кроме физкультуры, учился на отлично. Сдав дополнительные испытания по древним языкам, он был принят в последний класс гимназии. По окончании гимназии Л.А. Чугаев поступил в Московский университет.

В университете Чугаев учился у И.А. Каблукова, В.В. Марковникова, а дипломную работу сделал у Н.Д. Зелинского. Окончив с отличием в 1894 г. университет, он был оставлен при нем для подготовки к профессорскому званию. Через год ему было поручено заведывание химической лабораторией при Бактериологическом институте. Первые его самостоятельные работы касались чисто бактериологических вопросов. Одна из них была посвящена отличительным реакциям бактерий брюшного тифа, который в дальнейшем станет причиной его безвременной кончины.

Всемирное признание Лев Александрович получил за работы по химии комплексных соединений, которые он начал исследовать с 1905 г. В 1906 г. он опубликовал монографию «Исследования в области комплексных соединений», в которой содержалось правило, согласно которому «наиболее устойчивыми в комплексах являются циклы, состоящие из пяти и шести звеньев». Среди химиков это правило известно как правило Чугаева.

Лев Александрович в 1905 г. открыл чувствительные аналитические реакции на металлы VIII группы периодической системы, в частности на никель и осмий. Описал чувствительную и эффектную реакцию на никель с диметилглиоксимом (реактив Чугаева). Соединения никеля и палладия с диметилглиоксимом применяются для открытия и количественного определения этих элементов. Некоторые из соединений, образованные полученным Л.А. Чугаевым диметилглиоксимом, имеют важное практическое значение. Характерно, что Л.А. Чугаев, открыв эти соединения, сам не применил их для аналитических целей, хотя возможность этого применения была ему совершенно ясна. Установив принципиальную возможность качественного определения никеля и палладия, Л.А. Чугаев считал свою задачу выполненной и предоставил другим разрабатывать методические детали, связанные с вопросами количественного определения.

Совместно с Ф.В. Церевитиновым Чугаев предложил (в 1902–1907 гг.) количественный метод определения подвижных атомов водорода в органических соединениях (метод Чугаева – Церевитинова). Впервые синтезировал пентааммониевые соединения четырехвалентной платины (соли Чугаева).

Чугаев состоял в переписке с Альфредом Вернером, он встречался с ним в 1908 г. в Швейцарии. Скупой на похвалы цюрихский ученый, будущий нобелевский лауреат по химии (1913) Вернер назвал Чугаева самым выдающимся русским химиком.

В 1908 г. Л.А. Чугаев стал заведующим кафедрой неорганической химии Петербургского университета. Здесь он получил возможность шире развернуть свои исследования. Они были посвящены исследованию соединений металлов платиновой группы – платины, иридия, радия, палладия, осмия и рутения. Эти металлы дают своеобразные соединения, химия которых до сих пор не может считаться достаточно разработанной и ясной. Л.А. Чугаеву в этой области принадлежит ряд фундаментальных исследований, обогативших знания не только о ранее известных типах соединений, но им найдены и новые типы соединений, принципиально важные теоретически. Исследования эти остались незаконченными из-за смерти Л.А. Чугаева и развивались далее его учениками.

Л.А. Чугаев был химиком-органиком, и в этом отношении весьма характерна и глубоко поучительна и ныне вступительная лекция, прочитанная им в Технологическом институте 18 ноября 1909 г., на тему «Современные задачи органической химии». «Существуют, – говорил он, – некоторые типы соединений минеральной химии, для которых хорошо известны случаи изомерии (и даже, по всей вероятности, стереоизомерии), близко напоминающие изомерию органических соединений. Сюда в особенности относятся азотистые (частью также сернистые) соединения некоторых тяжелых металлов, особенно платины, кобальта и хрома. Наибольший интерес представляют соединения, в которых соли упомянутых металлов находятся в сочетании с аммиаком; это, так называемые, комплексные металло-аммиачные соединения или аммиакаты. Весьма замечательно, что наличность изомерии среди этих соединений совпадает с появлением у них других характерных черт органических соединений и прежде всего той пассивности и инертности, которую эти последние так склонны проявлять в химических превращениях... Область комплексных соединений кобальта, хрома и платины уже теперь представляет из себя как бы органическую химию в миниатюре, с ее (соответственным образом, правда, видоизмененными) задачами, методами исследования и неорганическими представлениями».

Во время первой мировой войны Лев Александрович занимал ведущее положение в целом ряде комитетов и учреждений, возникших для помощи армии. Везде он стремился прямо к цели, пренебрегая дипломатическими приемами. Благодаря своей прямоте и неумению скрывать свое мнение Л.А. Чугаев за военные годы нажил много врагов среди бюрократически настроенных элементов. В 1916 г. при Химическом обществе был организован Военно-химический комитет, поставивший на Опытном заводе на Ватном острове в Петрограде в помещении бывшего винного склада разработку ряда производств, до того в России не практиковавшихся. Военно-химический комитет явился зародышем Института прикладной химии, сыгравшего важную роль в организации в России и СССР таких важных производств, как производство бертолетовой соли, перманганата калия, красного фосфора, сернистой краски, берлинской лазури и др.

Л.А. Чугаев был основоположником теории катализа при высоких температуре и давлении, первым синтезировал полиэтилен и изопрен, основал в Петрограде Институт высоких давлений.

Он плодотворно вел разработки метода промышленного выделения и очистки платины из природных руд, являясь руководителем платинового отдела при комиссии естественно-производительных сил России (КЕПС) Академии наук. В 1916 г. Чугаев выступил с предложением создать специализированный институт для изучения химии комплексных соединений платины и ее спутников. Институт по изучению платины и других благородных металлов был создан в 1918 г., и Лев Алексеевич был назначен его директором. Работы Чугаева и его школы дали возможность наладить производство платины из отечественного сырья, что имело громадное народнохозяйственное значение. Одной из своих задач институт ставил разработку производства платиновых металлов в России, прежде платиновое сырье для переработки вывозилось заграницу. Программа деятельности института, которую написал Чугаев, до сих пор поражает ученых глубиной охвата всех поставленных проблем, связанных с изучением благородных металлов и широтой поставленных задач. Впоследствии Институт слился с Лабораторией общей химии АН и был преобразован в Институт общей и неорганической химии АН СССР.

С 1921 г. постепенно начала оживать деятельность лаборатории неорганической химии Петербургского университета, появились надежды на близкие улучшения условий работы. В то же время для семьи Чугаевых наступили тяжелые дни. После длительной болезни умер старший сын Л.А. Чугаева Александр, многообещавший юноша. Л.А. Чугаев в поисках забвения с головой ушел в научные дела. Весной 1922 г., организуя III Менделеевский съезд, он одновременно лично вел работу по гидразиновым соединениям иридия, а летом отправился на отдых в Павло-Обнорский монастырь Вологодской области. Здесь он заболел брюшным тифом и, несмотря на все принятые местными медиками меры, умер в г. Грязовце 23 сентября 1922 г.

Ученым было написано более 400 книг и статей. Л.А. Чугаеву была посмертно присуждена премия им. В.И. Ленина (1927). Академией наук СССР в 1969 г. была учреждена премия им. Чугаева. РАН с 1994 г. ежегодно присуждает премию им. Л.А. Чугаева «за выдающиеся работы в области химии комплексных соединений». С периодичностью 2–3 года проводится Международная Чугаевская конференция по химии комплексных соединений (XXVII конференция состоялась в Нижнем Новгороде в октябре 2017 г.).

Похоронен Л.А. Чугаев на территории бывшего Павло-Обнорского монастыря. Первоначально на могиле был установлен деревянный обелиск. В 1960 г. был открыт новый памятник – многоярусная композиция из гранита и мрамора на прямоугольном известняковом постаменте. Четыре объема, разных по форме и обработке, помещены один на другом и завершаются прямоугольным объемом белого мрамора, в котором находится овальный бронзовый барельеф ученого (скульптор Г.П. Контырев). Под ним на черном мраморе надпись: «Ученый-химик профессор Чугаев Лев Александрович. 1873–1922».