Các mẫu vật của loài sư tử Barbary cho thấy chúng có nhiều màu từ sáng đến tối. Sư tử đực thường có bờm màu sáng hoặc tối, bờm ngắn hoặc bờm dài[12]. Chiều dài từ đầu đến đuôi ở con đực thay đổi từ 2,35-2,8 m (7 ft 9 in-9 ft 2 in) và ở con cái là khoảng 2,5 m (8 ft 2 in). Kích thước hộp sọ thay đổi từ 30,85-37,23 cm (12,15-14,66 in). Lông bờm dài từ 8–22 cm (3,1-8,7 in)[12][13][14].

Trong các tài liệu của thợ săn thế kỷ 19, sư tử Barbary được tuyên bố là loài sư tử lớn nhất, với trọng lượng của những con sư tử đực hoang dã dao động khoảng 270–300 kg (600-660 lb). Tuy nhiên, độ chính xác của các dữ liệu trên được xem là nghi vấn. Sư tử Captive Barbary nhỏ hơn nhiều nhưng được nuôi nhốt trong điều kiện tồi tệ đến mức chúng có thể không đạt được kích thước và trọng lượng tiềm năng thực sự[15].

Màu sắc và kích thước của những con sư tử từ lâu đã được cho là một đặc điểm hình thái đủ khác biệt để phù hợp với sự đặc thù của mỗi quần thể sư tử[16]. Sự phát triển của bờm thay đổi theo tuổi tác và có sự khác nhau giữa các cá thể từ các khu vực khác nhau, do đó bờm không phải là một đặc điểm dùng để xác định phân loài[17]. Kích thước của bờm không được coi là bằng chứng để nghiên cứu về tổ tiên của sư tử Barbary. Thay vào đó, kết quả nghiên cứu DNA ty thể trong một mẫu vật được tìm thấy trong số các mẫu vật của bảo tàng được cho là có nguồn gốc từ sư tử Barbary. Sự hiện diện của haplotype này được coi là một dấu hiệu phân tử đáng tin cậy để xác định các cá thể sư tử Barbary bị giam cầm[18]. Sư tử Barbary có thể đã phát triển một bộ lông dài vì nhiệt độ ở dãy núi Atlas thấp hơn so với các khu vực khác ở châu Phi, đặc biệt là vào mùa đông[15]. Kết quả của một cuộc nghiên cứu dài hạn về sư tử ở Vườn quốc gia Serengeti đã chỉ ra rằng nhiệt độ môi trường, dinh dưỡng và nồng độ testosterone có ảnh hưởng đến màu sắc và kích thước của bờm sư tử[19].