Leur pelage court est de couleur sable, jaune-or voire ocre foncé. La face intérieure des pattes est toujours plus claire, tout comme le ventre, chamoisé chez le mâle, presque blanc chez la femelle. Les jeunes lionceaux ont des taches sombres sur l'ensemble du corps, mais qui disparaissent déjà au cours de la première année. Dans des cas très rares, ces taches restent encore visibles à l'âge adulte, mais demeurent insignifiantes, n'étant visibles que de près[5].
Comme chez les tigres, il existe chez les lions des cas occasionnels de leucistisme ; moins d'une centaine de spécimens[12] dans le monde possèdent cette particularité génétique due à un gène récessif, qui donne une couleur blonde, crème voire blanche au pelage. Le leucistisme est différent de l’albinisme, et ne pose aucun problème direct sur la physiologie de l'animal[Note 1]. Les yeux conservent leurs pigments et restent le plus souvent de couleur normale (noisette ou or), mais peuvent également être bleu-gris ou vert-gris. Les lèvres et les coussinets restent également normalement pigmentés.
Chez le mâle leucistique, la crinière ainsi que l'extrémité de la queue, normalement sombres voire noires, sont très pâles. Les spécimens les plus connus sont sans doute les lions blancs de Timbavati en Afrique du Sud, où deux lions blancs sont nés d'une lionne et d'un lion de couleur fauve dans une réserve naturelle privée[13]. Chris McBride a été le premier à les observer en octobre 1975 et a écrit deux livres sur le sujet[14],[15]. En 2005, deux lionceaux au pelage blanc et aux yeux bleus sont nés dans un parc zoologique à proximité d'Agen[12] et quatre au parc zoologique de Jurques, près de Caen, le 20 mai 2007, de deux parents blancs également[16]. Le zoo de Beauval dans le Loir-et-Cher fut le premier parc français à présenter un couple de lions blancs au public[17].
Il n'existe aucune preuve tangible de l’existence de lions mélaniques (noir)[18].