Le lion ne chasse généralement que dans l'obscurité ou aux heures fraîches du matin ; l'obscurité et les températures plus clémentes constituent un avantage important. De plus, le lion est inactif de 20 à 21 heures par jour, dont 10 à 15 heures de sieste[34]. Il consomme en moyenne 7 kg de viande par jour[28]. Toutefois, si la chasse a été bonne et si elle a manqué quelques repas, la lionne peut avaler jusqu'à 30 kg de viande en une seule fois, tandis que le mâle peut en avaler jusqu'à 40 kg[35]. Les lions ne chassent que lorsque leur réserve de nourriture est épuisée.
Les proies principales sont les bovidés de grande, moyenne et petite taille :
grandes antilopes (kobus, cobe de Lechwe, grand koudous, nyalas, hippotrague noirs, oryx, élands, damalisques, bubales, gnous) ;
antilopes naines (ourébis, dik-diks, steenboks).
Il chasse aussi des buffles, jeunes éléphants, phacochères, zèbres, girafes, lapins, oiseaux et quelquefois poissons. Dans certaines régions, des lions se spécialisent même pour un type de proie précis. Ainsi des groupes importants de lions, d'environ 30 individus, attaquent régulièrement des éléphants adultes. Dans les zones humides du Savuti et du Linyanti, il arrive même qu'ils s'attaquent à des hippopotames. Mais généralement la plupart des hippopotames, rhinocéros, éléphants sont trop imposants de par leurs statures, en effet les lions fuient généralement les éléphants et rhinocéros en colère.
Les gazelles, les damalisques, les springboks et les impalas sont des antilopes très rapide à la course et sont généralement exclues de leurs proies, les lions sont contraints à chasser des animaux plus lents.
Vers l'âge de deux ans, les lionceaux apprennent l'art de la chasse et partent à trois ans avec leur mère chasser une première fois.
Dans la savane, milieu ouvert, les lions sont facilement repérables par leurs proies. De plus, un animal vigoureux peut venir à bout d'un chasseur solitaire. Un jeune buffle du Cap a été observé luttant avec une lionne pendant 90 minutes pour ne perdre finalement que sa queue. La chasse à deux ou à plusieurs offre donc de meilleures chances de succès et permet des prises imposantes. Les lionnes assurent de 80 à 90 % des prises lors de la chasse. Les mâles, plus lourds, moins rapides et plus facilement repérables par leur corpulence et leur crinière, sont moins efficaces.
Les lionnes et les lions utilisent des techniques différentes selon le terrain, leurs préférences et les méthodes de défense des proies. La lionne chasse en général à l'aube ou au crépuscule, ou encore à la faveur de la nuit. À l'affût, tapie derrière les hautes herbes, elle attend qu'un animal ait baissé la tête pour brouter, manifeste des signes d'inattention ou se trouve en position isolée. Elle risque alors une approche discrète jusqu'à 30 mètres environ, puis elle charge et projette violemment sa proie à terre. Pesant de tout son poids sur elle, elle la saisit à la gorge. Trachée et œsophage sectionnés, la victime meurt en quelques minutes. Les lionnes maintiennent souvent leur proie par le museau jusqu'à ce que celle-ci étouffe.
Lorsqu'elles chassent en groupe, les lionnes encerclent la proie, voire le troupeau, et s'en approchent ensemble ; elles rampent à plat ventre souvent sur plusieurs centaines de mètres jusqu'à leur proie, auquel cas l'environnement est utilisé le plus intelligemment possible pour se camoufler. Lorsqu'une distance d'environ 30 mètres est atteinte, alors la proie est chargée. Chaque bond fait environ 6 mètres de long et peut atteindre le double en longueur et quatre mètres en hauteur[36]. La proie est alors tuée par une forte morsure à la nuque ou au cou de façon à atteindre la veine jugulaire ou la carotide.
Comme les lionnes chassent dans des espaces ouverts, la chasse commune augmente la chance de frapper avec succès une proie. Elles se renvoient aussi la proie entre elles. En outre, la proie dans le groupe peut être défendue plus facilement contre des voleurs comme les lycaons et les hyènes tachetées.
Le pourcentage de tentatives réussies varie également selon l'espèce pourchassée : environ 14 % s'il s'agit d'antilopes (damalisques, cobes, koudous, élands, bubales, oryx), 38 % pour les zèbres et les gnous et 47 % pour les phacochères. La chasse nocturne se solde par 33 % de succès, contre 21 % pour la chasse diurne, et les attaques dans les buissons (41 %) ont 3,5 fois plus de chances de réussir que les attaques en terrain découvert (12 %) - d'après des études [37]. En période de sècheresse, les lions mangent même des animaux morts de maladie ou des restes d'autres prédateurs. Dans le parc du Serengueti en Tanzanie, lorsque la plupart des ongulés ont migré à la recherche d'herbes tendres et d'eau, les lions s'attaquent aux animaux sédentaires : girafes, phacochères, petits mammifères (antilopes naines, lapins), oiseaux, serpents ou jeunes crocodiles. Les nuits de saisons sèches, les lionnes chassent parfois les impalas à la nuit tombée, des antilopes sédentaires très rapides et vigilantes la journée, qui vivent dans un milieu boisé.
Les mâles du groupe ne participent qu'exceptionnellement à la chasse, par exemple si des proies très grandes sont attaquées comme des buffles, des girafes ou des éléphants préadultes ; leur principal rôle est de protéger la troupe des autres lions. Après un succès, la hiérarchie du groupe entre en application : le mâle peut manger en premier (c'est la fameuse « part du lion ») ; suivent ensuite les femelles haut placées et enfin les petits. Il y a rarement, auprès du cadavre, des luttes de rang où les membres du groupe s'infligent d'importantes blessures.
Souvent, les lions sont amenés à manger des charognes. Les lions mâles qui ont été chassés d'un clan sont contraints de se nourrir exclusivement de ce type d'alimentation. Cela les amène à chasser de leur butin d'autres animaux charognards comme les léopards. Souvent, le lion doit aussi chasser les hyènes tachetées de leur proie