Η διατροφή ενός θαλάσσιου λιονταριού ποικίλλει ανάλογα με το είδος, την τοποθεσία και την εποχή του χρόνου. Γενικά, τα λιοντάρια της θάλασσας τρώνε μια ποικιλία ειδών ψαριών, όπως ρέγγα, σαρδέλες, γαύροι και σκουμπρί. Τρώνε επίσης καλαμάρια, χταπόδι και καρκινοειδή όπως κριλ και γαρίδες. Μερικά θαλάσσια λιοντάρια μπορεί επίσης να τρώνε θαλασσοπούλια και άλλα θαλάσσια θηλαστικά.
Τα θαλάσσια λιοντάρια κυνηγούν συνήθως βουτώντας στο νερό και κυνηγώντας το θήραμά τους κάτω από το νερό. Χρησιμοποιούν τα δυνατά τους βατραχοπέδιλα για να κολυμπήσουν και την έντονη όρασή τους για να εντοπίσουν το θήραμα. Τα θαλάσσια λιοντάρια είναι επίσης σε θέση να κρατούν την αναπνοή τους για μεγάλα χρονικά διαστήματα, γεγονός που τους επιτρέπει να βουτήξουν σε βάθη έως και αρκετές εκατοντάδες μέτρα.
Η ποσότητα τροφής που τρώει ένα θαλάσσιο λιοντάρι ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος του ζώου και την ποσότητα ενέργειας που καταναλώνει. Ένα μεγάλο ενήλικο θαλάσσιο λιοντάρι μπορεί να τρώει έως και το 10% του σωματικού του βάρους σε τροφή κάθε μέρα.
Τα θαλάσσια λιοντάρια αποτελούν σημαντικό μέρος του θαλάσσιου οικοσυστήματος. Βοηθούν στον έλεγχο των πληθυσμών άλλων θαλάσσιων ζώων και παίζουν ρόλο στον κύκλο των θρεπτικών ουσιών. Τα θαλάσσια λιοντάρια είναι επίσης ένα δημοφιλές τουριστικό αξιοθέατο και συναντώνται συχνά σε ζωολογικούς κήπους και ενυδρεία.