Уйдя с исполнения первых ролей, продолжал исполнять пантомимные партии, а также занялся режиссурой и балетными постановками. С 1882 года он режиссёр[3], с 1885 года — второй балетмейстер Мариинского театра, помощник М. И. Петипа[4]. Последний раз выступил на сцене в 1893 году[6].
В балетмейстерской работе большое значение придавал музыке, видя в ней источник хореографической образности. Балетовед В. М. Красовская отмечала: «Исключительная музыкальность позволила Иванову создать выдающиеся образцы симфонической разработки танца — характерного (Половецкие пляски в опере „Князь Игорь“ Бородина, 1890) и классического (танец снежных хлопьев — „Щелкунчик“, 1892, сцены на озере — „Лебединое озеро“, 1895, Чайковского). Поэтическое содержание образов воплощалось балетмейстером в совершенную хореографическую форму. Деятельность Иванова — вершина академического стиля русского балета»[4]. Музыковед Борис Асафьев назвал Льва Иванова «душой русского балета».
Он никогда не был хорошим педагогом — главным образом вследствие природной мягкости и апатичности своего характера. Он не был способен заставить учиться и не умел поддерживать дисциплину.
Ей вторит Агриппина Ваганова, учившаяся у Иванова 30 лет спустя:
[Это были] два года безделья. Находясь уже в почтенном возрасте, Лев Иванович являлся со своей скрипкой (он на ней сам аккомпанировал) с хроническим опозданием… Урок вёлся лениво и приводил к малым результатам. Да и программа была довольно неопределённой.
15 (27) января 1895 года — «Лебединое озеро», совместно с М. И. Петипа. Полная постановка балета в новой драматургической и музыкальной редакции в трёх актах, четырёх картинах; либретто М. И. Чайковского, музыкальная композиция Р. Е. Дриго и М. И. Петипа. Хореография 2-й картины 1-го акта (сцена лебедей) в версии 1894 года, венецианский и венгерский танцы (2-й акт, сцена на балу) и 3-й акт (сцена на озере) по планам Петипа.