Созданные им объемно-пространственные проекты обычно включали неординарные инженерно-технические решения: например, отопительно-вентиляционные системы с ароматизаторами, паровая кухня в жилых и общественных зданиях, хитроумные системы гидроустройства и гидроусовершенствования строительных площадок и др.
Отличительной чертой его архитектурно-художественного почерка было возведение ротонд и разноцелевых пирамид, причем нередко с использованием при их строительстве природного камня – валуна. Он разработал, как минимум, две принципиально новые архитектурно-строительные конструкции: двойной купол, дающий высокий эффект освещения помещения в климатических условиях России, и пирамиду-погреб с отличительным микроклиматом. Львов предложил оригинальный вариант хорошего освещения здания. Помня о теснейшей связи архитектуры и природы и необходимости учета сурового русского климата, он преобразовал традиционно открытый в небо итальянский купол в закрытый двойной (так называемый «львовский») купол, в котором отверстие первого (нижнего) купола накрыто вторым сводом с нарисованным на нем небом и облаками. Получалось, что при двойном куполе, круглый проем в вершине нижнего купола открывался в верхнее подкупольное пространство, где были несколько невидимых изнутри круглых окон верхнего купола. Складывалось впечатление, что в любую погоду и время года свет льется в храм из открытого неба. Львов первым в России реализовал идею двойного купола при возведении зданий (в 1780 г. при проектировании собора св. Иосифа в Могилеве эта идея была воплощена им впервые, позже на Тверской земле он также широко использовал этот прием.