Comme chez les tigres,il existe chez les lions des cas occasionnels de leucistisme (chinchilla mutation) ; moins d'une centaine de spécimens 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 (des conséquences indirectes, comme d'être plus visible dans la nature, donc plus vulnérable, existent cependant). 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 ; par une nourriture sélective, on peut même leur donner les yeux bleus. 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. Chris McBride a été le premier à les observer en octobre 1975 et a écrit deux livres sur le sujet. Selon les croyances africaines, « croiser la route du lion blanc porte bonheur ». En 2005, deux lionceaux au pelage blanc et aux yeux bleus sont nés dans un parc zoologique à proximité d'Agen et quatre au parc zoologique de Jurques, près de Caen, le 20 mai 2007, de deux parents blancs également.

Il y a également des bruits sur l'existence de cas de mélanisme, c'est-à-dire de lions entièrement noirs ; possibles théoriquement, il n'existe néanmoins aucune preuve tangible de leur existence.