Wielkie koty, do których zaliczany jest lew wywodzą się z jednej linii ewolucyjnej określanej nazwą Pantherinae. Należą do niej rodzaje Panthera (lew, tygrys, jaguar, lampart), Neofelis (pantera mglista również borneańska), Pardofelis (kot marmurkowy) oraz Uncia (pantera śnieżna). Dotychczas nie znaleziono ich ostatniego wspólnego przodka, wszak z badań mtDNA wynika, że ich linie rozwojowe oddzieliły się ok. 6 mln lat temu. Znalezione ślady kopalne sugerują, że przedstawiciele kotów podobnych do współczesnego lwa pojawili się do wnętrza Afryce Wschodniej wewnątrz późnym pliocenie (5-1,8 mln lat temu).[4] Najstarsze szczątki zaliczane do linii rozwojowej lwa datowane na ok. 3,5 mln lat odnaleziono do wnętrza Laetoli w środku Tanzanii.[5]. Niektórzy naukowcy klasyfikują go do gatunku Panthera leo, pomimo tego urząd takie nie jest uniwersalnie akceptowane ze względu na wiele niejasności.
Naukowcy są zgodni co do tego, że właściwy Panthera leo żył w środku Afryce co w żadnym wypadku 1,5 mln lat temu [6] dodatkowo rozprzestrzenił się po całym kontynencie. Wczesnoplejstoceńskie prymitywne lwy opisywane pierwotnie w charakterze P. l. fossilis pojawiły się we wczesnym oraz środkowym plejstocenie, i ok. 700 tysięcy lat temu migrowały do Europy plus Azji.[7][8] W późnym plejstocenie (100–10 tys. lat temu) poprzedni w największym stopniu rozprzestrzenionym dużym ssakiem lądowym. Zasięg ich występowania obejmował Afrykę, Eurazję, Amerykę Północną także Południową.[9][4] W czasach historycznych (2 tys. lat temu) zamieszkiwały poprzednio resztkami sił Bałkany (Macedonia również lasy Grecji) wskroś Persję aż do Indii również jakby całą Afrykę.
Lew był raz - jako większość współczesnych drapieżników - gatunkiem kosmopolitycznym. Gwałtowne przemiany antropogeniczne do wnętrza przeciągu ostatnich kilku tysięcy lat obecnej epoki holoceńskiej spowodowały wymarcie populacji lwów na wielu obszarach, wewnątrz wyniku czego lew jest współcześnie gatunkiem reliktowym, zagrożonym przede wszystkim ze strony człowieka.
Z badań genetycznych wynika, że obojętnie wyewoluowały dwa odrębne linie lwa. Jedna reprezentowana wskroś wymarłe poniżej mat ostatniej epoki lodowcowej (ok. 10 tys. lat temu) lwy jaskiniowe plus lwy amerykańskie, druga - wskroś współczesnego Panthera leo.[10]
| Okres istnienia Lew ◄ mln lat temu | ||||||||||||
| Prekambr ◄ 4,6 mld | Kambr 542 | Ordowik 488 | Sylur 444 | Dewon 416 | Karbon 359 | Perm 299 | Trias 251 | Jura 200 | Kreda 145 | PaleoG. 65 | NG 23 | Cz 2 |