Dieta lwa morskiego różni się w zależności od gatunku, lokalizacji i pory roku. Ogólnie rzecz biorąc, lwy morskie jedzą różne gatunki ryb, w tym śledzie, sardynki, sardele i makrele. Jedzą także kalmary, ośmiornice i skorupiaki, takie jak kryl i krewetki. Niektóre lwy morskie mogą również jeść ptaki morskie i inne ssaki morskie.
Lwy morskie zazwyczaj polują, nurkując do wody i ścigając swoją ofiarę pod wodą. Do pływania używają potężnych płetw, a bystry wzrok pozwala zlokalizować ofiarę. Lwy morskie potrafią także wstrzymać oddech na długi czas, co pozwala im nurkować na głębokość nawet kilkuset metrów.
Ilość pokarmu, jaki zjada lew morski, różni się w zależności od wielkości zwierzęcia i ilości energii, jaką zużywa. Duży dorosły lew morski może dziennie zjeść do 10% masy ciała.
Lwy morskie są ważną częścią ekosystemu morskiego. Pomagają kontrolować populacje innych zwierząt morskich i odgrywają rolę w obiegu składników odżywczych. Lwy morskie są również popularną atrakcją turystyczną i często można je spotkać w ogrodach zoologicznych i akwariach.