Dù có kích thước lớn nhưng sư tử chạy rất nhanh, nhất là những con cái. Sư tử có thể đạt đến tốc độ chạy lên đến 80 km/h mặc dù chúng chỉ có thể duy trì trong một thời gian ngắn. Sư tử cũng biết bơi và trèo cây nhưng tỏ ra khá vụng về với hai việc này. Chúng thường trèo lên cây để đánh cắp mồi của báo hoa mai hay bơi qua sông để theo sau các bầy thú vượt sông hoặc đi tìm lãnh thổ cho mình (thường là với những con sư tử không có lãnh thổ). Khác với hổ, khi bị sư tử tấn công, con người không thể thoát bằng cách trèo lên cây nhưng nếu nhảy xuống sông sư tử sẽ không đuổi theo vì chúng không tự tin khi xuống nước. Nhà sinh thái học Craig Packer từ Đại học Minnesota cho rằng ngoài sư tử đực thì sư tử cái cũng gây ra các vụ tấn công và ăn thịt người. Tuy nhiên, sư tử cái chỉ ăn thịt người khi khan hiếm thức ăn, còn sư tử đực có khuynh hướng tấn công liên tiếp. Do đó, những con đực được xem là mối nguy hiểm lớn hơn nhiều với những người sinh sống gần lãnh thổ của sư tử. Với lực cắn 457.000 kg/m2 (1000 pounds/1 inch vuông) tương đương với 1.700N, cú đớp của sư tử chỉ đứng thứ ba trong số các loài mèo lớn (sau báo đốm và hổ), nhưng vẫn mạnh gấp sáu lần con người. Với lực cắn và cơ bắp của mình, chúng có thể tấn công và kéo lê một người trưởng thành trong bộ hàm mà không cần cố gắng gì. Giống như những loài mãnh thú khác, nếu bị sư tử vồ cắn, con người rất dễ bị nhiễm trùng và tử vong nếu không được chữa trị kịp thời.

Cuộc săn mồi của sư tử thường không mất nhiều thời gian và rất uy lực. Khi săn mồi đơn lẻ, chúng kiên nhẫn rình mồi, dùng màu lông vàng hung để ngụy trang trong lớp trảng cỏ, sau đó thực hiện những cú vồ bất ngờ để kết liễu con mồi bằng cách cắn vào cổ để làm gãy cổ hay tổn thương hệ tuần hoàn máu của mục tiêu. Khi săn theo đàn, sư tử có thể kìm kẹp con mồi lớn trong khi các con khác cắn cổ hay làm nghẹt thở con mồi bằng cách khóa mõm nạn nhân, không cho nó thở. Chúng cũng giết chết con mồi bằng cách nhét miệng và lỗ mũi con mồi vào hàm, điều này cũng dẫn đến ngạt thở. Sư tử thường ăn mồi tại địa điểm săn mồi nhưng đôi khi kéo con mồi lớn vào một nơi kín đáo. Những con sư tử đực sẽ được ăn mồi đầu tiên, kế tiếp là những con cái và sau cùng là các con non. Đàn con phải chịu đựng nhiều nhất khi thức ăn khan hiếm nhưng nếu không thì tất cả các thành viên trong đàn đều được ăn no, kể cả sư tử già và què, có thể chỉ sống được bằng thức ăn thừa. Con mồi lớn được chia sẻ rộng rãi hơn giữa các thành viên đàn. Sư tử có sức ăn khỏe chỉ sau hổ trong họ nhà mèo. Một con sư tử cái trưởng thành cần trung bình khoảng 5 kg (11 lb) thịt mỗi ngày trong khi con đực cần khoảng 7 kg (15 lb). Sư tử có thể tự ăn tới 30 kg (66 lb) thịt trong một phiên; nếu không thể tiêu thụ hết lượng con mồi, chúng sẽ nghỉ ngơi trong vài giờ trước khi tiếp tục ăn. Sư tử bảo vệ con mồi của chúng khỏi những kẻ ăn xác thối như kền kền, chó hoang châu Phi và linh cẩu.

Những con sư tử đơn lẻ có khả năng hạ con mồi gấp đôi kích thước của chúng, chẳng hạn như ngựa vằn và linh dương đầu bò, trong khi săn những con mồi lớn hơn nhiều như hươu cao cổ và trâu một mình thì quá nguy hiểm. Sư tử săn mồi theo đàn thường thành công. Sư tử cái, mặc dù kích thước nhỏ hơn, nhưng chúng thực hiện phần lớn việc săn và giết mồi. Trong các cuộc săn mồi điển hình, mỗi con sư tử cái có một vị trí ưa thích trong nhóm, hoặc rình rập con mồi trên "cánh" sau đó tấn công hoặc di chuyển một khoảng cách nhỏ hơn ở trung tâm của nhóm và bắt con mồi chạy trốn khỏi những con sư tử khác. Những con đực gắn liền với đàn thường không tham gia săn theo nhóm. Sư tử đực tồn tại chủ yếu là để bảo vệ bầy đàn; chúng là những kẻ chiến đấu tuyệt vời (bờm của sư tử là sự tiến hóa để phù hợp với những cuộc giao tranh; bờm cản lại những cú cắn và cào có thể rất nguy hiểm cho tính mạng), nhưng bộ bờm và kích thước lớn cản trở tốc độ cũng như khả năng ẩn nấp khiến chúng không hiệu quả trong việc săn mồi. Tuy nhiên, một số bằng chứng cho thấy con đực cũng thành công như con cái; chúng thường là những thợ săn đơn lẻ, phục kích con mồi trong vùng đất nhỏ.

Sư tử không được biết đến đặc biệt vì sức chịu đựng của chúng - ví dụ, trái tim của một con sư tử chỉ chiếm 0,57% trọng lượng cơ thể của nó và con đực chiếm khoảng 0,45% trọng lượng cơ thể của nó, trong khi trái tim của linh cẩu chiếm gần 1% trọng lượng cơ thể. Do đó, sư tử chỉ chạy nhanh trong những đợt ngắn và cần phải ở gần con mồi trước khi bắt đầu tấn công. Chúng tận dụng các yếu tố làm giảm tầm nhìn; nhiều cách giết mồi diễn ra gần một số hình thức che phủ hoặc vào ban đêm. Bởi vì sư tử là thợ săn phục kích, nhiều nông dân gần đây đã phát hiện ra rằng sư tử rất dễ nản lòng nếu chúng nghĩ rằng con mồi đã nhìn thấy chúng. Để bảo vệ gia súc của họ khỏi những cuộc tấn công như vậy, nông dân đã thấy hiệu quả là vẽ mắt trên thân của mỗi con bò, điều này thường đủ để khiến những con sư tử săn mồi nghĩ rằng chúng đã bị phát hiện và chọn con mồi dễ dàng hơn. Phần lớn các con mồi vẫn giữ được bình tĩnh khi chúng phát hiện ra sư tử; nói chung sư tử thiếu sức chịu đựng trong những cuộc rượt đuổi kéo dài, ngược lại với chó hoang. Vì vậy mọi con sư tử khôn ngoan đều biết rút ngắn khoảng cách với con mồi hết mức có thể trước khi tung đòn quyết định.

Khi chủ động săn người, sư tử chủ yếu hoạt động khi màn đêm buông xuống và có ít ánh trăng. Các nhà khoa học đã phân tích dữ liệu lưu trữ của gần 500 vụ sư tử tấn công người dân làng Tanzania từ năm 1988 đến năm 2009. Trong hơn 2/3 số trường hợp, các nạn nhân đều bị giết chết và ăn thịt. Hầu hết các vụ tấn công diễn ra giữa chập tối và 10 giờ đêm khi trăng bắt đầu khuyết và chiếu sáng ít hơn. Kết luận rút ra sau khi so sánh tỷ lệ tấn công của sư tử và các giai đoạn của mặt trăng là, thời điểm nguy hiểm nhất đối với những người sống gần sư tử là vào những ngày ngay sau ngày rằm. Ngoài ra, các vụ tấn công của sư tử cũng tăng lên trong mùa mưa, khi mặt trăng bị mây đen che khuất. Nhà bảo tồn Crag Packer tin rằng sư tử săn mồi thành công hầu hết vào lúc bóng tối cho phép chúng tận dụng lợi thế về thị giác để gây bất ngờ đối với con mồi, nhưng vào những đêm trăng sáng, chúng có khi phải chịu đói. Điều này đúng với trường hợp của hai con sư tử ăn thịt người ở Tsavo, khi cặp sư tử này gần như chỉ tấn công người vào đêm muộn.