Le lion est le deuxième plus grand félidé, après le tigre, et ainsi le plus grand carnivore d'Afrique. Un mâle mesure de 136 à 198 centimètres de long du bout du museau à la base de la queue et possède une queue d’en moyenne 90 centimètres. Les mâles atteignent une masse comprise entre 140 et 215 kilogrammes à l'âge adulte. La lionne adulte mesure de 150 à 210 centimètres sans la queue et possède une queue mesurant environ 85 centimètres. Elles pèsent entre 110 et 170 kilogrammes et ont une taille en moyenne 20 à 50 % moins importante que celle d'un mâle. En moyenne, les lions ont une taille à l'épaule plus importante que celle des tigres, mais sont moins longs. Les plus grands lions vivent au sud de l’Afrique, les plus petits en Asie.
Les lions ont des yeux ambre ou jaunes et une truffe noire. Leurs oreilles, noires au revers, sont arrondies et portent une tache blanche. Ils possèdent des griffes rétractiles qui sont protégées par des fourreaux de chair. Leurs canines peuvent atteindre six centimètres de long. Leur langue est recouverte de papilles cornées recourbées leur permettant de saisir la nourriture, mais aussi de se débarrasser des parasites.
Les mâles possèdent une longue crinière, le plus souvent brun foncé, mais également dans certains cas, noire, brun clair ou fauve. La crinière apparaît vers l'âge de trois ans et s'étend des joues jusqu'au-dessus des épaules, quelquefois aussi sur le ventre et sur la poitrine. La forme et la couleur des mâles peuvent varier non seulement entre les individus, mais également chez un même individu au cours de sa vie en fonction de sa constitution physique.