С 1875 г. Л.В. Даль – член Строительного совета при московской городской управе, преподаватель Училища живописи, ваяния и зодчества, архитектор Румянцевского музея. В Москве Л.В. Даль построил крытый Смоленский рынок (1876 г., не сохранился), торговые ряды на Ирининской улице (ул. Фридриха Энгельса, 1876 г., не сохранились), дом художника Алексея Петровича Боголюбова (1877 г.). Проекты церкви в византийском стиле во дворе Румянцевского музея (1872 г.), Исторического музея (1874–1875 гг., вторая премия), естественно-исторического и сельскохозяйственного отделов Политехнического музея (1874 г.; в русском стиле) не были реализованы. Л.В. Даль участвовал в реставрационных работах в Кремле (с 1874 г.) и Китай-городе (с 1875 г.), входил в состав комиссий по реставрации Потешного дворца, Правильной и Книгохранительной палат (Синодальной типографии, 1876 г.), обследовал крепость в Коломне, указав на необходимость её консервации (1876 г.). В историко-теоретических работах «Историческое исследование памятников русского зодчества» и «Материалы для истории русского гражданского зодчества» Л.В. Даль утверждал, что развитие самосознания и «более серьёзное изучение глубины духовной жизни русского народа» привели к доминированию русского стиля в искусстве; прежнее постоянное и всецельное подражание продуктам духовной деятельности Запада уступает мало-помалу самостоятельной разработке обильных материалов, накопленных целыми веками русской жизни». Рост национального самосознания, возрождение самобытности Л.В. Даль считал не отделимыми от научного прогресса. Ему был близок научный интерес к Средневековью французского теоретика и историка архитектуры Эжена Эммануэля Виолле-ле-Дюка, на труд которого Л.В. Даль отозвался сочувственной рецензией (1877 г.). По признанию Л.В. Даля, его, как оренбургского уроженца, особенно интересовало «восточное влияние» на русское искусство. В 1871 г. планировалась его поездка в Индию по заданию Академии Художеств с целью выяснения истоков русского зодчества. Разработанную им программу поддержало Санкт-Петербургское общество архитекторов, одобрительную рецензию подготовил архитектор Иван Иванович Горностаев (экспедиция не состоялась). Л.В. Даля как ведущего представителя «археологического» и «научно-прагматического» направлений русского стиля привлекало «отсутствие фальшивых частей здания», взаимосвязь архитектурной формы и конструкции. В деревянном зодчестве он видел столь близкое ему сочетание рациональности и красоты, соответствие внешних форм здания внутренней планировке, «правду материала». Для преемников Л.В. Даля оказались важными зафиксированные им разнообразные декоративные мотивы деревянных зданий, которые стали воспроизводиться и в каменных сооружениях. В трудах последних лет он анализировал вопросы охраны памятников и строительного законодательства, градостроительные последствия «строительной горячки» в Москве и деятельность архитекторов-современников; описывал памятники древней столицы и Подмосковья. Семьи Л.В. Даль не имел; скончался скоропостижно; погребён рядом с отцом на Ваганьковском кладбище, надгробие которому в русском стиле было выполнено по проекту Л.В. Даля.