Un león tiene 38 cromosomas que se agrupan en 19 pares. Quince de estos pares son comunes en todas las especies de gatos.
El león se clasifica en el reino animal, phylum chordata, clase mammalia, orden carnívora, familia felidae y especies panthera leo. Las dos subespecies de panthera leo se conocen comúnmente como el león africano y el león asiático, con solo pequeñas distinciones genéticas entre los dos.
Debido a la diversificación relativamente reciente de muchas especies, que solo ocurrió hace 10 a 15 millones de años, los científicos han encontrado algunas dificultades para determinar el proceso evolutivo de los felidos, o familia de gatos. El cariotipo de la familia, que se refiere a la apariencia y el número de cromosomas dentro del núcleo de la célula, se ha mantenido durante todo el desarrollo filogenético de la familia. Sin embargo, se han descubierto seis haplotipos únicos, o variaciones de ADN hereditarias en el mismo cromosoma, en un estudio filogenético realizado en 2005. Estos polimorfismos dieron lugar a la formación de dos clados, un grupo de leones que vagan por las sabanas orientales y otro grupo que habita Las sabanas occidentales. Existen al menos otros dos grupos, que se distribuyen en las regiones del sudoeste y en las arenas de Sabi.
Los parientes más cercanos de los leones son los tigres, que contienen la misma cantidad de cromosomas que los leones. En cautiverio, los dos gatos grandes a menudo se cruzan para producir tigones y ligers. El padre de un tigon es un tigre, mientras que el padre de un tigre es un león. Se sabe que estos híbridos son fértiles.
