Несколько лет Атаманов работает в качестве сорежиссера с Дмитрием Бабиченко и Владимиром Сутеевым, осваивая непростую технику графической анимации, которая формировалась в тесной связи с традицией советского плаката, карикатуры, графики. В 1931 году вместе с Владимиром Сутеевым Атаманов поставил картину «Улица поперек» - сатирический рассказ о нарушителях уличного движения.
С 1936 года Лев Константинович работал в Армении, где и на Ереванской студии организовал производство рисованных фильмов и поставил фильмы по фольклорным сказкам «Пёс и кот» (1938), «Поп и коза» (1941), «Волшебный ковер» (1948). В годы Великой Отечественной войны Лев Константинович находился в действующей армии. С 1949 года он снова работает в Москве, на киностудии «Союзмультфильм», где создает более трех десятков мультипликационных фильмов, вошедших в сокровищницу мирового рисованного кино.
Центральным фильмом не только творческой биографии мастера, но всего советского анимационного кино становится “Снежная королева” (1957), которая явила миру не только тонкое и точное прочтение поэтики Андерсена, но целое созвездие талантливейших художников-мультипликаторов. Леонид Шварцман, Федор Хитрук, Александр Винокуров и многие другие звезды рисованного фильма прошли производственную школу на фильме Льва Атаманова и смогли продемонстрировать выдающиеся артистические данные. “Снежную королеву” классик аниме Хаяо Миядзаки не раз называл своим любимым фильмом и эстетическим ориентиром в искусстве графической анимации.