Obwohl er mit anderen Seelöwen (z.B. Stellersche Seelöwe) verwandt ist, unterscheidet sich der Kalifornische Seelöwe in seiner Gestalt von ihnen. Er ist schlanker, sein Kopf ist zugespitzt und die für andere Seelöwen typische Mähne der Bullen fehlt. Männchen werden bis zu 220 Zentimeter lang und 400 Kilogramm schwer, Weibchen kommen auf 180 Zentimeter und 90 Kilogramm. Bullen sind dunkelbraun gefärbt, Kühe sind deutlich heller. 

Kalifornische Seelöwen bevorzugen Sandstrände und entfernen sich selten weit von der Küste. Der Seelöwe ist mit seinem torpedoähnlichen Körperbau und seinen zu Flossen umgewandelten Gliedmaßen gut an das Leben im Wasser angepaßt. Beim Beutefang tauchen sie etwa 40 m tief und suchen nach Fischen und Tintenfischen. Oft tauchen die Seelöwen in Gruppen und kreisen gemeinsam Fischschwärme ein. Pro Tag können bis zu 20 kg Fisch vertilgt werden. Kalifornische Seelöwen gelten als die elegantesten und schnellsten Robben. Bei einem Exemplar wurde schon mal 40 km/h gemessen.

Er kann die Hinterflossen aber auch unter den Körper schieben und recht gewandt an Land laufen sowie geschickt klettern, wobei ihn ein guter Gleichgewichtssinn unterstützt. Die Behändigkeit der Tiere außerhalb des Wassers ist notwendig, da Paarung, Geburt und Aufzucht der Jungen an Land stattfinden. Im Mai/Juni werden die Jungen geboren (wie bei allen Robbenarten nur ein Jungtier). Sie sind ca. 65 cm lang und ca. 8 kg schwer. Die ersten 10 Tage bleiben sie an Land und werden alle 2 Stunden von der Mutter gesäugt. Sie können von Natur aus nicht schwimmen und müssen es von den Eltern erlernen. Die Jungen sind nach zwei Wochen sehr selbstständig und bilden kleine Verbände, in denen sie gemeinsam umherlaufen und spielen.

Das Fortpflanzungsverhalten ähnelt dem der anderen Ohrenrobben: Die Männchen treffen einige Tage vor den Weibchen an den Küsten ein. Sobald die Weibchen eintreffen, beginnen die Männchen, um ihre Reviere zu kämpfen. Im Verlauf dieser Kämpfe werden jüngere und schwächere Männchen an ungünstige Plätze an den Rand der Kolonie gedrängt. Die Weibchen, die sich in der Umgebung des siegreichen Bullens befinden, bilden seinen Harem.

In den Kolonien leben die Seelöwen dicht gedrängt; einem Individuum steht selten mehr als 1 m² zur Verfügung. Im Schnitt umfasst ein Harem 16 Weibchen; abhängig von der Lage des Territoriums können es auch erheblich mehr oder sehr viel weniger sein. Durch die vorausgegangenen Kämpfe ist gesichert, dass die stärksten Männchen die größten Harems unterhalten.

Der Kalifornische Seelöwe wurde lange wegen seiner Haut und seines Trans bejagt. Die Robbenjäger haben dabei während des 19. Jahrhunderts beinahe das Aussterben der Art herbeigeführt. Die kalifornische Population war am Anfang des 20. Jahrhunderts in freier Wildbahn extrem selten. So gab es 1908 auf den Channel Islands nur noch einen einzigen Seelöwen. Inzwischen gibt es wieder 75.000 Seelöwen an US-amerikanischen Küsten (davon etwa 70.000 auf den Channel Islands) und 85.000 an mexikanischen Küsten.

Heute zählen die Kalifornischen Seelöwen nicht mehr zu den gefährdeten Arten, werden aber durch Wassersporttourismus und in erster Linie durch die zunehmende Verschmutzung der Meere stark bedroht.