Debido a muchas de las características anatómicas y fisiológicas mencionadas anteriormente (como extremidades anteriores fuertes), en general se creía que los leones marinos eran focas relativamente primitivas, pero esta opinión ahora está desactualizada.
En primer lugar, la taxonomía moderna ya no distingue entre especies primitivas y modernas y, en segundo lugar, los primeros fósiles de leones marinos son casi tan antiguos como los fósiles de focas.
Los primeros fósiles de lobos marinos son restos del Mioceno.
En este momento sólo quedan dos géneros, y la disección de sus aletas muestra claramente que pertenecen a la familia Sea Lion. Se desconoce la relación entre estos dos géneros y los animales que existen en la actualidad.
El león pitanotario, que se encuentra en la costa del Pacífico de América del Norte, es el león marino más antiguo conocido. Vivieron en el Mioceno medio, hace entre 1.200 y 13 millones de años.
Medían alrededor de 1,5 metros de largo, aproximadamente el mismo tamaño que los lobos marinos de Galápagos actuales.
El Thalassoleon del Mioceno tardío también se encontró en la costa del Pacífico de América del Norte.
Este género es mucho más grande y muestra el clásico dimorfismo sexual.
Ambas especies pueden sobrevivir gracias a los ricos nutrientes que proporcionan los vastos bosques de algas cerca de la costa local.
Los géneros Seal y Seal aparecieron a principios del Plioceno. Los otros fósiles más antiguos que se conservan se originan en el Pleistoceno y sus antepasados pueden haber sido similares a los del género Australopithecus.
Aunque es posible que nunca se reconstruya completamente la historia de la distribución de los leones marinos, hoy al menos tenemos una comprensión general de esta historia: según la comprensión actual, tanto los leones marinos como las focas se originaron en la costa del Pacífico Norte del Norte. Desde allí se extendió primero hacia el norte y el oeste y finalmente se extendió hasta la costa norte del Océano Pacífico.
Millones de años después, después de que se formó el puente terrestre entre América del Norte y del Sur, se extendió hacia el sur a lo largo de la costa hasta América del Sur.
Desde allí rodearon el Cabo de Hornos y se adentraron en el Atlántico Sur, para luego extenderse hacia el norte por la costa este de América, pero parecían incapaces de cruzar las barreras de las aguas tropicales y al mismo tiempo seguían el Circumpolar Antártico. Corriente para llegar a Sudáfrica y Sudáfrica. Una isla aislada en el sur del Océano Índico.
Esta primera propagación se debió principalmente a los lobos marinos, y luego hubo una segunda propagación, esta vez desde el Pacífico Norte, esta vez a partir de lobos marinos.
Tras cruzar el ecuador, bordearon América del Sur y se adentraron en el océano Atlántico como la primera difusión.
Los animales neozelandeses y australianos también pueden haber venido de América del Sur.
El estilo de vida poligínico de los leones marinos puede deberse a su estilo de vida anfibio: dado que las hembras tienen que amamantar y dar a luz a sus crías en tierra, y el terreno adecuado es limitado, tienen que agruparse cerca de la costa.
Así los machos más fuertes pueden ocupar el territorio.
Este proceso se intensifica hasta culminar en una enorme dualidad sexual.
Entonces, el binario de género de los leones marinos es causado por la selección sexual.