Левушка Термен с самого детства был вдумчивым, спокойным мальчиком, в три года выучился читать и любил именно это занятие. С пяти лет стал обучаться музыке, а с семи - пристрастился к опытам в домашней физической лаборатории, по совместительству - инженерной мастерской, которую родители оборудовали специально для него, а на даче была небольшая обсерватория, так поощряли одаренного ребенка. Род Терменов был древний, французских корней, сумевший выдвинуться в России.
С серебряной медалью окончил Петербургскую гимназию (1914) и поступил на физико-математический факультет СПбУ, параллельно обучался по классу виолончели Петербургской консерватории (окончил в 1916).
Со второго курса университета (1916) Термена призвали в армию и направли на ускоренную подготовку в Николаевское инженерное училище, а затем на офицерские электротехнические курсы. Когда началась революция, он служил младшим офицером запасного электротехнического батальона, обслуживавшего самую мощную в стране Царскосельскую радиостанцию под Петроградом.
Перемены в судьбе Лев, как истинный ученый, принимал с достойным спокойствием. Однако это не спасло его от внимания новой власти, он был арестован (1919) как дворянин, офицер и возможный участник возможного мятежа. Шли годы красного террора, и Льву вполне светила пуля в затылок после минутного фарса на ревтрибунале, но ему повезло - А.Иоффе пригласил Термена как специалиста по радиотехнике на работу в только что созданный Физико-технический институт в Петрограде (1919). Его назначили заведующим лабораторией Физико-технического института. Новому сотруднику была поставлена задача измерения диэлектрической постоянной газов при различных давлениях и температурах. В процессе работы возникла идея объединения двух генераторов. Сигналы подавались на реле, если частота попадала в звуковой диапазон, то сигнал можно было принимать на слух. Работая над усовершенствованием прибора, присоединив преобразователь с микрофоном, исследователь обнаружил, что собранный им агрегат способен издавать звуки, «петь», когда к нему приближается рука.