Ядерными и термоядерными исследованиями отнюдь не был ограничен вклад Арцимовича в науку. Понимая, что плазму нужно изучать не только «в пробирке», но и в природе (в звёздах), он активно продвигал проведение астрофизических исследований, благодаря чему и в этой области советская наука вышла на передовые позиции в мире. Во многом его усилиями на Кавказе была построена Специальная астрофизическая обсерватория. В свою очередь, результаты, полученные в лабораториях, помогли понять физику звёздной плазмы, в том числе природу солнечных вспышек и плазменных выбросов из Солнца, вызывающих на Земле магнитные бури.
В АН СССР Л. А. Арцимович инициировал создание Отделения общей физики и астрономии, и с 1957 г. был его бессменным академиком-секретарём.
Большой вклад Лев Арцимович внёс и в развитие образования, создание отечественной школы физиков. С 1953 вплоть до своей смерти в 1973 году он был профессором физического факультета Московского государственного университета, где создал кафедру атомной физики. Много лет он читал курсы по атомной физике и физике плазмы, написал множество учебных пособий. При кафедре была создана – впервые в мире – лаборатория термоядерного синтеза, через которую прошли будущие крупные учёные не только из СССР, но и других стран.