Окончил почвенное отделение биолого-почвенного факультета МГУ в 1954, в 1958 окончил аспирантуру в Алтайском сельскохозяйственном институте, защитил кандидатскую диссертацию в Почвенном институте им. В. В. Докучаева по теме «Водно-физические свойства и элементы водного режима почв Алтайского края» (1960). В 1958—1969 работал в лаборатории лесного почвоведения Института леса АН СССР.
В 1963 совместно с Н. В. Дылисом и А. И. Уткиным Карпачевский организует Малинский стационар на границе Подольского и Наро-Фоминского районов Московской области, где разворачиваются комплексные исследования лесных биогеоценозов.
С 1969 Лев Оскарович работает на кафедре физики и мелиорации почв, в 1972 защитил докторскую диссертацию «Пестрота почвенного покрова лесных биогеоценозов». Основное направление в научной работе — лесное почвоведение, генезис лесных почв, их физические свойства. Ведёт экологические исследования Москвы и Московской области.
Подготовил более 50 кандидатов наук. Лауреат Государственной премии (2003), премии им. В. Р. Вильямса (1982), премии общества «Знание» за популяризацию науки (1983).
Автор более 250 статей и 15 монографий. Из научных публикаций следует отметить «Динамика свойств почвы» (1997), «Матричная организация почв» (2001, в соавт.)
Пишет стихи, было издано несколько сборников. В книге «Почвенные апокрифы» Карпачевский собрал полуанекдотические истории, произошедшие с известными почвоведами прошлого. В 2007 г. выпустил автобиографию «Записки почвоведа». Заведующий кафедрой Е. В. Шеин охарактеризовал его как «энциклопедиста».
