1930年加入蘇聯共產黨。1918年參加蘇軍。畢業於亞歷山大軍事學校(1900)和總參學院(1907)。參加過 第一次世界大戰 ，先後任第1集團軍作戰部部長、步兵團團長和步兵軍參謀長，為上校。十月革命後被選為步兵第15軍參謀長和 第3集團軍 參謀長。1918年3月起任屏障軍西線防區涅韋爾地域軍事指導員，後任步兵第17師師長。1918年8月起任西屏障軍軍事指導員助理。1918年9月—1919年6月任 東方面軍 司令。此期間在對高爾察克軍隊實施的防禦戰役和進攻戰役中，顯示出他的統帥才能。
1919年7月一1924年4月任共和國武裝力量總司令。根據俄共(布)中央和列寧的指令，在加米涅夫領導下實施了擊潰鄧尼金和弗蘭格爾的戰役以及抗擊地主資產階級波蘭侵犯的戰役。在他的參與下肅清了在卡累利阿、布哈拉和費爾乾納的最後的反革命策源地。1924年4月起任工農紅軍監察員。1925年3月起任工農紅軍參謀長。1925年11月起任工農紅軍總監察長。後任工農紅軍總部部長、軍事學院主要領導人，主管戰術教育。1924年4月—1927年5月同時兼任蘇聯革命軍事委員會委員。1927年5月任副陸海軍人民委員兼蘇聯革命軍事委員會副主席。1934年6月起任工農紅軍防空部部長。1934年11月起同時兼任蘇聯國防人民委員部軍事委員會委員。他是蘇聯國防與航空化學建設促進會的組織者之一，負責實施開發北極地帶的各項措施。
他的文章、講義、報告、發言以及著作的序言中都含有豐富的蘇軍史料。他對國內戰爭時期蘇軍的重大戰役作了專門評述。在加米涅夫的著作中，對於受新的社會條件的影響、人數眾多的軍隊的出現以及技術裝備飛速發展而在武裝鬥爭特點上出現的深刻變化進行了分析。在給集體編撰的《1918—1921年國內戰爭》(第2卷，莫斯科1928午版)一書所寫的《序言》中，最充分地反映了蘇軍的建設問題和對干涉者及白衛軍進行武裝鬥爭問題。在他撰寫的《回憶弗拉基米爾·伊里奇·列寧》(莫斯科1972年版)一書中，反映了領袖在蘇維埃國家防禦方面所進行的多方面的活動。加米涅夫曾當選為全俄中央執行委員會委員和蘇聯中央執行委員會委員。榮獲刻有紅旗勳章的金質戰鬥武器和刻有紅旗勳章的革命榮譽武器各1件。獲俄羅斯蘇維埃聯邦社會主義共和國紅旗勳章、花拉子模蘇維埃人民共和國紅旗勳章和布哈拉蘇維埃人民共和國一級紅新月勳章各1枚。葬於紅場克里姆林宮牆下。
著作：《國內戰爭和軍事建設札記》(文章選集)，莫斯科1963年版。
