Il étudie à l'Académie des beaux-arts de Saint-Pétersbourg et se passionne pour l'entomologie. Il réalise ses premières bandes documentaires pour le compte du musée des Sciences de Kovno (Kaunas, Lituanie), où il occupe de hautes fonctions. Devant l'impossibilité de filmer directement un combat d'insectes, que la lumière dérange, Starevitch a l'idée, après la vision d'une uvre d'Émile Cohl, de recourir à la prise de vues image par image sur des animaux naturalisés et des maquettes, dont il reconstitue les mouvements. C'est ainsi qu'il conçoit, en 1910, son premier film d'animation à visée didactique : Lucanus Servus, d'une longueur de 30 mètres. Il rejoint, en 1911, l'équipe du producteur Alexandre Kanjonkov, à Moscou. Le nouveau venu accomplit divers travaux de décoration et se perfectionne dans les disciplines techniques. Homme pragmatique comme tous les pionniers, Ladislas Starevitch devient à la fois le scénariste, le réalisateur, l'opérateur et le décorateur de ses pellicules. Parallèlement à ses travaux personnels, il collabore, jusqu'à son départ pour la France en 1919, en tant que directeur de la photo, aux productions de ses collègues Piotr Tchardynine, Evguéni Bauer, Jacob Protazanov. S'il n'a pas inventé l'animation de volumes (l'Espagnol Segundo de Chomón, l'Américain James Stuart Blackton, le Français Émile Cohl le devancent sur cette voie), Starevitch n'en est pas moins la personnalité qui donne ses lettres de noblesse au genre, et en établit la tradition. Le cinéaste quitte bientôt la sphère scientifique et s'oriente, avec le Plus Beau des Lucanes (Prekrasnaja Ljukanida), le premier court métrage d'animation tridimensionnelle russe qui sort, sur les écrans, avec un certain succès, le 26 avril 1912, vers les sentiers de la création artistique. Bientôt, il individualise et humanise ses marionnettes. La Semaine aérienne des insectes (Aviacionnaja nedelja nasekomyh), Scènes joyeuses de la vie des bêtes (Vesél'y scenki iz izni ivotnyh), la Vengeance de l'opérateur cinématographique (Mest'kinematografieskogo operatora), tous trois de 1912, sont des uvres qui parodient les comédies et mélodrames de l'époque et au travers desquelles Starevitch affine sa démarche poétique. Il atteint, en 1913, avec la Cigale et la Fourmi (Strekoza i muravej), adaptée d'une fable de Ivan Krylov, une certaine perfection plastique dans le domaine : le tsar Nicolas II le félicite pour ce film. Cette même année, il met au point le premier dessin animé russe, le Coq et le Pégase (Petu i Pegaz), une caricature des luttes que se livrent Alexandre Kanjonkov et les frères Pathé. Dès la fin de l'année 1912, l'animateur s'initie à la direction d'acteurs, dans l'Homme (elovek), d'après le roman de I. Smelev, avec le comédien Ivan Mosjoukine, qu'il utilise de nombreuses fois par la suite. À l'instar de ses collègues de l'époque, Starevitch puise les sujets de ses films dans le patrimoine littéraire de son pays : chez Nicolas Gogol (la Nuit qui précéda Noël No' pered Rodevstvom, 1913 ; la Terrible Vengeance Stranaja mest', id.), chez Alexandre Pouchkine (le Pêcheur et le Petit Poisson Skazka o rybake i rybke, id. ; Rouslan et Ludmilla Ruslan i Ljudmila, 1915). Signalons, à son actif, deux expériences originales : les Quatre Diables (etyre orta, 1913), tournés en prises de vues réelles avec des animaux, et le Lys de Belgique (Lilija Belgij, 1915), dans lequel l'auteur mélange séquences avec personnages et séquences d'animation. Il semble avoir atteint une certaine force d'expression dans ses dernières bandes russes de fiction : la Petite Actrice (Malen'kaja aktrisa, 1917), Yola (1918).Fuyant la famine, Starevitch s'établit en France en 1919 et se consacre, à partir de 1921, exclusivement à l'art de la marionnette. À cet effet, il crée un studio à Fontenay-sous-Bois, où il réside. En artisan méticuleux, aidé de ses filles (Irène qui collabore à la fabrication de certains de ses films, Nina qui donne la réplique aux poupées dans ceux des années 20 cf.