Cá voi sát thủ và cá mập ăn thịt sư tử biển. Mặc dù sư tử biển bơi nhanh hơn cả những kẻ săn mồi nhưng cá voi sát thủ và cá mập thường có thể gây bất ngờ trước khi chúng kịp chạy thoát.
Những con sư tử biển non, ốm hoặc bị thương dễ bị cá voi sát thủ và cá mập bắt hơn. Những con sư tử biển khỏe mạnh có thể thoát khỏi những kẻ săn mồi bằng cách rời khỏi mặt nước và di chuyển lên bờ. Tuy nhiên, nếu sư tử biển không di chuyển đủ xa, cá voi sát thủ hoặc cá mập có thể nhảy đủ cao để tóm lấy nó.
Cả hai loại động vật săn mồi đang ăn nhiều sư tử biển hơn bao giờ hết. Trong nhiều trường hợp, điều này là do con người đã xua đuổi cá voi sát thủ và cá mập khỏi môi trường sống tự nhiên của chúng. Những kẻ săn mồi này cũng đang ăn nhiều sư tử biển hơn vì các nguồn thức ăn khác không còn dồi dào như trước.
