Генерал от инфантерии (c 12.03.1870). Из дворян Слободско-Украинской губернии. Сын капитана Сергея Алексеевича Лёвшина. После окончания московской школы колонновожатых в 1820 выпущен прапорщиком в свиту Е.И.В. В 1827 назначен дивизионным квартирмейстером 4-й пехотной дивизии. Во время русско-турецкой войны 1828-1829 состоял в рядах 2-го пехотного корпуса, участвовал в блокаде крепости Силистрии. Во время рекогносцировки пути в Шумлу был ранен пулей в бок, и, несмотря на полученную рану, привёл обратно состоявшую при нём команду казаков. Принимал участие в подавлении польского восстания 1830-1831 и в штурме Варшавы, 5.05.1832 награждён золотой шпагой с надписью «За храбрость». Затем назначен дивизионным квартирмейстером 6-й кавалерийской дивизии, в 1835 произведён в полковники, а в 1841 назначен исправляющим должность квартирмейстера, сначала 6-го пехотного корпуса, затем Отдельного Гренадерского корпуса. 5.12.1841 за беспорочную выслугу был награждён орденом Св. Георгия 4-й степ. В 1844 назначен в число штаб-офицеров, состоявших при военном министре и генерал-квартирмейстере главного штаба Е.И.В.
3.04.1849 произведён в генерал-майоры и в том же 1849 назначен генеральным консулом в Сербии. Консульские донесения Лёвшина, по мнению российского МИД, были пронизаны «чувством личной неприязни и политического соперничества» по отношению к западным представителям в Белграде. Считал, что Россия должна «тщательно стараться об упрочении влияния своего» в Боснии и Герцеговине, в связи с чем считал необходимым направить туда российского представителя - после того как в Боснии открылось консульство Австрии. Пытался вмешиваться во внутренние дела Сербии, что привело к конфликту с лидером партии уставобранителей И. Гарашаниным.
Должность генерального консула занимал до 1851, затем назначен инспектором батальонов, полубатальонов и рот военных кантонистов, принимал деятельное участие в их преобразовании в училища военного ведомства, после чего стал их директором, удостоившись ордена Св. Владимира 2-й степ. 6.12.1857 произведён в генерал-лейтенанты, в 1860 назначен попечителем Харьковского учебного округа, а в 1863 переведён на ту же должность в Московский учебный округ. Проводил в жизнь циркуляр Министерства народного просвещения «О сбритии бород и усов служащих при учебных заведениях округа» (1864). При нём в Москве открылись 3-я женская гимназия в Замоскворечье (1865), Петровская земледельческая и лесная академия (1866). Вице-президент Общества истории и древностей российских (1863), президент Московского общества испытателей природы в 1863-1867. Одновременно с января 1864 по 13.05.1867 — директор Московского публичного и Румянцевского музеев. Лёвшин способствовал пополнению Румянцевского музея ценными коллекциями и отдельными дарами, привлечению к служению в Музеях известных ученых. Трудился директорами музеев бескорыстно, не получая вознаграждения за свой труд. В 1867 назначен членом Александровского комитета о раненых с оставлением при Генеральном штабе. Умер от катара желудка в Эмсе на 70-м году жизни.
Имел двух сыновей, один из которых - Владимир Дмитриевич (1834-1887), действительный статский советник, Самарский (1870-1872) и Воронежский (1872-1876) вице-губернатор, Уфимский (1876-1880) и Ярославский (1880-1887) губернатор.