Родился 7 мая 1938 г. в Харькове.
В 1959 г. окончил Харьковский государственный университет имени М. Горького (специальность - радиофизика и электроника; сейчас - Харьковский национальный университет им. В. Н. Каразина).
В 1959 - 1966 гг. - инженер, руководитель группы, начальник лаборатории в КБ "Электроприбор" (Харьков).
В 1965 г. без отрыва от производства закончил аспирантуру и защитил кандидатскую диссертацию.
В 1966 - 1969 гг. - преподаватель Харьковского института радиоэлектроники (сейчас - Харьковский национальный университет радиоэлектроники).
В 1969 г. - заведующий отделом вычислительной математики Института радиофизики и электроники АН УССР.
В 1973 г. - заместитель директора по научной работе Института радиофизики и электроники АН УССР.
В 1980 г. совместно с академиком НАН Украины С. Я. Брауде создал Отделение радиоастрономии Института радиофизики и электроники АН УССР.
В 1985 г. был создан Радиоастрономический институт, директором которого был назначен Л. Литвиненко.
Создал теорию дифракции и распространения электромагнитных волн в сложных и многослойных периодических структурах, предложил метод "последовательных уточнений" для решения операторных уравнений второго рода, к которым сводятся задачи радиофизики и электроники.
Разработал также концепцию использования оператора отражения полубесконечных структур в теории дифракции волн на многослойных периодических структурах, создал ряд принципиально новых квазиоптических элементов и систем миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов.
Обнаруженные и исследованные ученым эффекты, возникающие при дифракции электромагнитной волны на движущихся решетках, с успехом используются в оптических модуляторах гетеродинного типа.
Член комитета по Государственным премиям Украины в области науки и техники, Научного совета по космическим исследованиям НАН Украины, бюро Отделения физики и астрономии НАН Украины, Международного астрономического союза, Европейского астрономического общества, Почетный член IEEE, председатель экспертного совета ВАК в области астрономии, основатель и главный редактор журнала "Радиофизика и радиоастрономия".
В 1982 г. был избран членом-корреспондентом, а в 1992 г. - академиком Национальной академии наук Украины.
Имеет около 250 научных работ, в том числе 6 монографий и 12 авторских свидетельств на изобретения.
Звания, награды:
- Доктор физико-математических наук, профессор;
- Заслуженный деятель науки и техники Украины;
- Почетный работник космической отрасли Украины;
- Награжден орденом "Знак Почета";
- По результатам общенациональной программы "Человек года-2006" признан лауреатом в номинации "Ученый года";
- По решению Международного астрономического союза в 2006 г. малой планете 2 000№А25 присвоено имя "Литвиненко";
- За разработку радиофизических основ и создание радиоэлектронных систем был удостоен Государственной Премии УССР в области науки и техники (1987 г.);
- За цикл работ "Новые направления радиоастрономических исследований" - премии НАН Украины имени С. Я. Брауде (2007 г.);
- В 2008 г. награжден орденом "За заслуги" ІІІ степени, почетной грамотой Харьковского горсовета.
Информация с