Prvotno ime Lev Borisovič Rosenfeld. Rojen je bil v družini srednjega razreda, katera je bila vpletena z ruskim revolucionarnim gibanjem v 70-ih letih. Kamenjev se je leta 1901 pridružil Ruski socialdemokratski stranki in leta 1903 njeni boljševistični frakciji. Leta 1908 je emigriral v zahodno Evropo, kjer je tesno sodeloval z Leninom, tam pa je spoznal tudi svojo bodočo ženo Olgo Bronshtein, sestro Leona Trotskega. Lenin ga je leta 1914 poslal nazaj v Rusijo, Ko je dal navodila boljševiškim delegatom v Dumi, da naj nasprotujejo sodelovanju Rusije v prvi svetovni vojni, so ga aretirali in izgnali v Sibirijo.
Po februarski revoluciji se je vrnil v Petrograd, kjer je s Stalinom vodil Petrogradski Sovjet, v Začasni vladi ni sodeloval, vendar jo je pogojno podpiral. Lenin je povrnitvi v Rusijo ,aprila 1917, zavrnil njegovo politiko in je zahteval takojšen prevzem oblasti Sovjetov. Kamenjev je, skupaj s svojim prijateljem Grigorjem Zinovjevom, nasprotoval tej boljševiški politiki. Kljub njegovim odpadniškim mnenjem je bil izvoljen oktobra 1917, v prvi boljševistični Politbiro, po uspeli oktobrski revoluciji, pa je postal prvi predsednik Centralnega Izvršnega vse-Ruskega Komiteja Sovjetov. Leta 1919 pa je postal član ponovno ustanovljenega Politbiroja in predsednik moskovskih sovjetov.
Lenin je leta 1922 postal resno bolan, to priložnost so izkoristili Kamenev, Stalin in Zinovjev, kateri so se združili v vladajoči triumvirat. S skupno politiko so uspeli politično onesposobiti Leona Troskega. Leta 1925 je Stalin preusmeril svoje napade na Kamenjeva in Zinovjeva. Stalin je uspel ponižati Kamenjev ugled v Politbiroju, nato ga je odstavil iz čela moskovske partije. Kamenjev je leta 1926 skupaj z Zinovjevomin in s Trotskim oblikoval združeno opozicijo proti Stalinu, s tem dejanjem pa je bil postopoma odstavljen iz vseh političnih položajev iz Politbiroja, Centralnega komiteja in nazadnje še iz komunistične partije.
Avgusta 1934 sta skupaj z Zinovjevom v prvi javni obtožbi, obtožila Stalina in ostale sovjetske voditelje sodelovanja ter izvedbo številnih atentatov. V insceniranem procesu proti njima je Kamenjev, v brezupnem poizkusu reševanja njegove družine, priznal, da si je vse obtožbe izmislil. Vendar je bil kljub temu leta 1936 ustreljen. Leta 1988 je Sovjetsko Vrhovno sodišče Kamenjeva in Zinovjeva rehabilitiralo.