北海狮因（雄兽）颈部及肩部生有鬃状长毛，叫声像狮吼，故而得名。北海狮是一种哺乳类动物，也是海狮家族中体型最大的一种，故有”海狮王”的美称。
北海狮头顶稍有凹陷，面部短宽，吻部钝且细长，外耳壳小而长；前肢比后肢长且宽；身体呈黄褐色，胸部至腹部颜色较深，雌兽体色较雄兽体色略淡且没有鬃毛，幼兽身体呈黑棕色。
北海狮雄兽和雌兽的体形迥然相异，雄兽体长为~厘米，体重多为千克以上；雌兽体长~厘米，体重为千克。
北海狮的四肢呈鳍状，能在水中自如地游泳。而且，北海狮的后肢能向前弯曲，这使它们不仅陆地上灵活行走，还能像狗一样蹲在地上休息。北海狮四肢的这些性状使其既能登陆，又能下海，两不耽误。
科学家们在对北海狮的长期研究中认为，以北海狮为例的鳍足类动物和胡狼本源于同一祖先。在某一时期，因地球变动使得海洋里的食物资源大为增加。有些像犬类的肉食性动物为了生存需要，不得不把觅食眼光投向海洋。为了能顺利在水中猎食，这类动物的身体慢慢发生了各种变化，其中最大的变化便是足部一由原本适于陆地行走的四肢演化成能在水中游泳的鳍状。在长时间的进化过程中，这些动物就形成了像北海狮这样的鳍足类动物。
北海狮是食肉动物，主要以鱼类和乌贼等头足类动物为食，食性很广，食量很大。一头成年北海狮一天要吃40千克的鱼，而且随着其活动量的增大，食量还会增加2~3倍，是十足的海洋中的食肉猛兽。
北海狮在吃食时，多为整吞，不加咀嚼。一条3斤多重的大鱼，它也可以一口吞下。此外，北海狮常常会吞食一些小石子，以帮助消化。
北海狮虽然能登陆行走，但它们大部分时候都在海上巡游觅食。因为只有在饵料丰富的海里，它们才能捕获更多的猎物，也能更好地避开敌人。
为了满足巨大的胃口，北海狮常常闯进渔民的渔网，来掠夺更多的美味。它们常常在撕坏渔网，饱餐一顿后逃之天天。因此，深受其害的渔民对北海狮深恶痛绝。
北海狮的视觉较差，但听觉异常灵敏。尤其是它的胡须，不仅具有敏感的触觉作用，还是一个高度精确的声音感受器，能辨识几十千米之外的声音，比耳朵本身拥有的听力还要灵敏。
原来，北海狮的胡子上布满了纵横交错的神经，能向目标物发射一系列声信号，并收集从目标物返回的回声，根据回声，这些神经能迅速确定目标物的大小和形状，进而准确地辨识目标物。更令科学家们惊叹的是，北海狮不仅声带能发出准确的定位信号，就连其咽部的近后端也能发出类似信号。神奇的是，每个个体的声波波形都是独特的，这样就能帮助帮助北海狮排除其他噪声的干扰，从而让信号定位更精准。
拥有非凡听力的胡子能让北海狮即便在几十千米之外，也能迅速定位到远方的目标物是敌是友，以便趁早做出防御措施或捕食准备。
北海狮不仅听力非凡，嗅觉也很灵敏。为了测试它的嗅觉，科学家们曾经做过这么一个实验：在一支箭上抹上麻醉剂，然后射向北海狮群中站岗的“哨兵”。中箭的哨兵”倒地后发出巨大的呻吟，其他的北海狮成员立即围过来查看。结果，当它们嗅到箭头上麻醉剂的气味后，立即吼叫着向海里逃去。
事后，实验人员将箭头涂上北海狮的粪便后再次重复试验。这一次，北海狮因为没有嗅出任何异味，在嗅过之后仍然返回营地安心睡觉。
灵敏的嗅觉能让北海狮在残酷的生存环境中，迅速辨别敌人和猎物，从而更好地保护自己和获取生存资源。
北海狮是一种胎生动物，且实行一雄多雌的交配方式。每年5~8月间，一只雄兽和10~15只雌兽组成生殖群，开始它们的繁殖季。每只雌兽每胎仅产1仔，因此，对于自己的独生子，雌兽呵护备至，而对于非自己亲生的幼兽，雌兽则表现出残酷无情的一面。
由于繁殖地群体庞大，幼兽们常常密密麻麻地厮混一处，且吼声此起彼伏，震耳欲聋。然而，聪明的北海狮自有一套能顺利鉴定自己亲生孩子的办法。当觅食归来的雌兽返回栖息地后，先连声高呼自己的幼仔，听见母亲召唤的幼仔也会高声回应，并急切地走向母亲，看见闻声而来的幼仔，爱子心切的雌兽也会快速向其靠拢。当它们相聚之后，会互相嗅对方身上的气味，甚至鼻对鼻地亲吻，以进一步确定彼此的身份。直到确认无疑后，雌兽才开始放心地喂奶。
如果发现不是自己的亲生子，雌兽会立刻展示其残酷无情的一面一非但不为之哺乳，还会凶狠地将眼前这个别人的幼仔叼起来，用力抛向远处。如果这一情景正好被这个幼仔的生母看到，同是爱子心切的雌兽之间便会展开一场激烈的格斗。
北海狮潜水能力高超，因此，人们常常通过对其进行驯化并诱之以食，来求助它们完成一些潜水员也无能为力的潜水任务。比如，请北海狮潜至海底打捞沉入海中的东西。曾有美国特种部队在试验时，将一枚火箭落入了海洋。由于当水深超过一定限度后，潜水员便无法再继续深入，以致多次搜索无果。结果，一头训练有素的北海狮被委以重任，仅用短短的1分钟时间就将沉入海底的火箭取了上来。