Tamaryny złotego lwa są endemiczne dla atlantyckich lasów przybrzeżnych Brazylii – występują w stanie Rio de Janeiro i na małym obszarze Espírito Santo. Ich siedliskiem są gęste nizinne lasy deszczowe, pierwotne i wtórne, w pasmie Serra do Mar. Lasy te charakteryzują się wysokimi drzewami, gęstym podrzewiem i dużą bioróżnorodnością. Tamaryny preferują obszary z obfitymi drzewami owocowymi, występując od poziomu morza do 1000 m n.p.m.
Atlantyckie lasy przybrzeżne to gorąca plama bioróżnorodności, ale zagrożone wycinkami i fragmentacją. Programy ochrony i renowacji siedlisk chronią pozostałe populacje tego krytycznie zagrożonego gatunku.