Ботанико-географ, флорист-систематик, библиограф ботаники.

Учился в 1 –ой Московской классической гимназии ( до 5-го класса). Ботанику здесь преподавал В.В. Григорьев (автор известного учебника), он привил ученику вкус к гербаризации и познакомил с В.Я Цингером – знатоком флоры Средней России, с которым юный Литвинов в каникулярное время совершал экскурсии по многим губерниям. Окончил Московское техническое училище (1879) со званием механика-строителя. После 10 лет работы по железнодорожной специальности в Калуге и Ашхабаде оставил ее ради ботаники. С 1898 — ученый хранитель, а позднее старший ботаник Ботанического музея АН в Петербурге, заменив вышедшего в отставку К. Мейнсгаузена. Здесь он продолжил выпуски «Гербария русской флоры», начатого С.И. Коржинским. Исследовал флору различных районов России и сопредельных стран. Совершал экспедиции в Маньчжурию, Крым, Закавказье, Забайкалье, Ср. Азию, центр. районы России, Поволжье, Хибины, на Кавказ. Занимался происхождением степной (черноземной) растительности, выдвинул гипотезу о реликтовом характере горных боров. Составил библиографию флоры Сибири, ставшую ценнейшим критическим сводом литературы и архивных материалов. Взгляды Л. на историч. развитие растительного покрова в связи с плейстоценовым оледенением сфокусировали проблему реликтовых элементов флоры — одну из центральных в отечественной ботанической географии. Сборы многочисленных экспедиций Литвинова хранятся в БИН РАН. В честь Л. назван род Litwinowia Woronow (сем. крестоцветных) и многие виды растений.