Pierwotny zasięg występowania lwów obejmował tereny Eurazji od Portugalii po Indie, większą część Afryki oraz Amerykę - od północy po Peru. Stopniowo eliminowany z Ameryki i Europy, ostatni obszar występowania w Europie to Kaukaz, gdzie spotykano je jeszcze w X w. n.e. Pod koniec XIX i na początku XX w. wyginęły w Afryce Północnej i na Bliskim Wschodzie. Z pierwotnego zasięgu został wyeliminowany przez czynniki środowiskowe i działalność człowieka i ograniczony wyłącznie do terenów Afryki i Indii. Większość obecnej populacji szacowanej pomiędzy 16000 a 30000 osobników występuje we wschodniej i południowej części Afryki.

Na przekór popularnemu określeniu "król dżungli" lew jest zwierzęciem otwartych równin. Można go spotkać w całej Afryce, głównie subsaharyjskiej, z wyjątkiem terenów pustynnych i lasów równikowych. Lwy dobrze się adaptują do wielu środowisk, lecz preferują sawanny bogate w ssaki kopytne, gdzie - obok hieny cętkowanej - są drugim, wielkim drapieżnikiem. Zasiedlają również tereny krzaczaste, górskie i półpustynne. W górach Bale w Etiopii populacja lwów żyje na wysokości 4240 m n.p.m. W Afryce Południowej zostały wytępione, za wyjątkiem osobników chronionych w parkach narodowych Krugera i Kalahari Gemsbok.

Nieliczna obecnie populacja lwów azjatyckich (Panthera leo persica), które w czasach historycznych żyły na Bałkanach, lasach Grecji przez Persję, aż do Indii, występuje współcześnie tylko w lesie Gir w stanie Gujarat w północnych Indiach. W 2005 odnotowano w tym rezerwacie 359 lwów. Rezerwat ma powierzchnię ok. 1412 km². Ten podgatunek jest krytycznie zagrożony wymarciem.