Merileijonan ruokavalio vaihtelee lajin, sijainnin ja vuodenajan mukaan. Yleensä merileijonat syövät erilaisia kalalajeja, mukaan lukien silliä, sardiinia, sardellia ja makrillia. He syövät myös kalmareita, mustekalaa ja äyriäisiä, kuten krilliä ja katkarapuja. Jotkut merileijonat voivat myös syödä merilintuja ja muita merinisäkkäitä.
Merileijonat metsästävät tyypillisesti sukeltamalla veteen ja tavoittelemalla saalistaan veden alla. He käyttävät voimakkaita räpylöitään uimaan ja terävää näköään saaliin löytämiseen. Merileijonat pystyvät myös pidättämään hengitystään pitkiä aikoja, jolloin ne voivat sukeltaa jopa useiden satojen metrien syvyyteen.
Merileijonan syömän ravinnon määrä vaihtelee eläimen koon ja sen kuluttaman energian mukaan. Suuri aikuinen merileijona voi syödä ruokaa jopa 10 % ruumiinpainostaan joka päivä.
Merileijonat ovat tärkeä osa meren ekosysteemiä. Ne auttavat hallitsemaan muiden merieläinten populaatioita ja osallistuvat ravinteiden kiertoon. Merileijonat ovat myös suosittu turistikohde, ja niitä nähdään usein eläintarhoissa ja akvaarioissa.