Космонавт СССР. Родился 24 февраля 1931 г. в г. Боровичи Новгородской области. В 1946 закончил седьмой класс средней школы No 14 г. Боровичи. В том же году поступил в Киевскую спецшколу ВВС, которую закончил в 1949 со средними результатами. В 1949 поступил в Батайское военное авиационное училище им. Серова, которое закончил в 1952 по первому разряду. По окончании училища оставлен в нем для обучения инструкторов для полетов на реактивных истребителях. Затем был направлен для прохождения дальнейшей службы в 412-м истребительно-авиационном полку войск ПВО Уральского военного округа, где служил сначала летчиком, затем старшим летчиком и командиром звена. В 1953 поступил и в 1955 окончил вечерний университет марксизма-ленинизма при в/ч 64211. Прослужил на Урале до 1957, пока не был откомандирован в академию. Первоначально на факультет его не брали. Когда оставался один экзамен, то Л.В. Воробьева вызвал 1-й зам. начальника академии Семешкевич и поставил условие: или он перейдет на командный факультет, или будет отчислен, т.к. ни одного летчика на штурманский факультет тогда не брали. Но ему помог начальник учебного отдела Тихоненко. Посмотрев в его экзаменационную книжку и обнаружив в ней отличные оценки, он настоял на положительном решении вопроса. (На факультете была очень высокая астрономическая, физическая, математическая, а также географическая подготовка. Закончившие академию могли идти в школу и преподавать эти предметы). В 1957 году поступил и в 1961 году окончил штурманский факультет Краснознаменной военновоздушной академии (ныне им. Ю.А. Гагарина). По окончании академии направлен на остров Сахалин старшим штурманомлетчиком авиационного полка, где служил до 1958, затем был назначен старшим штурманом-летчиком дивизии. 08.01.1963 мандатная комиссия рассмотрела кандидатов, признанных медицинской экспертизой годными для работы в качестве космонавтов. Среди принятых был и летчик Л.В. Воробьев. 10.01.1963 Главком подписал приказ о зачислении в ЦПК вновь принятых слушателей-космонавтов. В 01.1963 в составе второго набора прибыл в ЦПК. 21.01.1965 закончились госэкзамены второго набора слушателей-космонавтов ЦПК. В 1966 начал подготовку в группе, закрепленной за космическим кораблем "Алмаз". В 1968-1969 проходил подготовку к полету по программе стыковки космических кораблей "Союз-4" и "Союз-5" (совместно с В.Н. Волковым и П.И. Колодиным) в качестве командира запасного экипажа космического корабля "Союз-5". Полет состоялся 15-18.01.1969. В 1969 проходил подготовку к полету по программе совместного полета космических кораблей "Союз-6", "Союз-7" и "Союз-8" (совместно с Г.М. Гречко и Н.Н.Рукавишниковым) в качестве командира запасного экипажа космического корабля "Союз-7". Полет состоялся 12-17.10.1969. В 1970-1972 (совместно с В.А. Яздовским) в качестве командира основного экипажа пассивного корабля "Союз-12" готовился по программе отработки системы стыковки "Контакт КЭЦ". В связи с закрытием программы подготовка была прекращена, полеты отменены и экипажи расформированы. В начале 1973 был привлечен своим быв шим бортинженером В.А. Яздовским для подготовки по программе "Союза-13" по работе с телескопом "Орион", разработанным Ереванскими астрономами. Весной 1973 был определен основной экипаж, командиром которого был утвержден Л.В. Воробьев (бортинженер В.А. Яздовский). В нач. 12.1973 основной и дублирующий экипажи вылетели на космодром. Экипаж уже имел позывной "Атлант". Однако перед стартом Государственная комиссия решила заменить основной экипаж дублирующим (П.И. Климук и В.В. Лебедев), ничем не объяснив эту замену. Дублеры летали в космос 18-26.12.1973. Позже выяснилось, что экипаж Л.В. Воробьева не полетел из-за "излишней принципиальности командира и прямолинейности бортинженера". В 1974 приступил к подготовке (совместно с В.В. Рюминым) в качестве командира основного экипажа первой экспедиции на орбитальную станцию "Салют-4", но 28.06.1974 был отчислен из отряда космонавтов.
До увольнения в запас в 1986 продолжал службу в ЦПК.