사자자리는 황도12궁 중 5번째 별자리로 봄의 야간에 머리 위로 높이 솟아오르는 가지런한 모양이다. 의문부호 '?'의 윗부분을 뒤집어 놓은 것 같은 부분은 특히 눈에 잘 띄며, 유럽에서는 서양의 풀 베는 낫과 비슷하여 '사자의 큰낫'으로 부르기도 한다.
고대 바빌로니아인들은 황도를 12등분하는 별자리들을 지정하여 자신들에게 친밀한 동물이나 도구의 이름을 붙였다. 황도 12궁은 대부분 동물들로 표현되고 있다. 황도 12궁 중에서 봄철에 볼 수 있는 대표적인 별자리가 사자자리이다. 이 별자리는 옛날부터 태양과 관련된 별자리로 알려져 왔다. 특히 고대 이집트인들은 사자자리에 태양이 머물 때 나일강의 홍수가 일어난다고 하여, 이 별자리를 매우 숭상했다. 스핑크스도 사자의 몸뚱이에 처녀의 머리를 얹은 형상을 하고 있다.
이 별자리는 그리스신화에 나오는 헤라클레스(헤르쿨레스자리)의 첫 번째 모험과 관련이 있다. 네메아 계곡에는 무서운 사자가 출몰하여 사람들을 괴롭혔는데 헤라클레스는 이 사자의 가죽을 얻으려고 싸우게 된다. 헤라클레스는 곤봉과 활로 사자를 대항했으나 효과가 없자 팔로 사자의 목을 졸라 죽이고 죽은 사자를 어깨에 메고 돌아가게 된다.
중국에서는 사자의 머리를 이루는 밝은 별들과 그 북쪽의 별들을 헌원(軒轅)이라고 불렀다. 헌원은 중국 고대 전설에 나오는 다섯 왕 중 첫 번째 왕이다. 그는 고대 중국 부족연합의 수장으로 황제(黃帝)라 칭해지게 된다. 전설에 의하면 황제는 용을 타고 승천하였다고 하는 데 사람들이 이 별들을 용의 모습으로 생각했다.
사자의 큰 낫을 이루고 있는 1등성 레굴루스(小王이라는 의미)는 바로 황도 위에 있기 때문에, 고대 페르시아 시대부터 '왕의 별'이라고 불리며 점성술에서 중요한 별로 여겨져 왔다. 레굴루스의 이름은 지동설로 유명한 코페르니쿠스가 붙인 것이라고 한다. 이 별은 백색의 별로 광도는 1.35등급이다. 레굴루스 다음으로 밝은 베타(β)별은 꼬리부분의 2등성 데네볼라인데 아랍어로 사자꼬리를 뜻한다.
망원경 관측에 의하면 사자의 큰 낫 가운데에 있는 감마(γ)별은 아름다운 쌍성으로 알려져 있으나, 이 근처에는 몇 번이나 대유성우가 내린 적이 있는 사자자리 유성군의 방사점(放射點)도 있다. 사자자리 유성군은 주기가 33.2년인 1886I 혜성이 자신의 궤도에 뿌려 놓은 물질에 의한 것이다. 특히 1799년, 1833년, 1866년에 대규모의 유성우가 내렸는데 1833년 11월 13일 미국 남부에서는 한 곳에서 몇 시간 동안에 20만 개 이상의 유성을 볼 수 있었다고 한다.그러나, 물질 궤도가 조금씩 변해서 과거의 대장관을 볼 수 없게 되었다. 1966년에 분당 2천 개 이상의 유성이 떨어졌으며 최근에는 1998년 11월 17일 유럽에서 관측되었다.
사자자리에서 나선은하 M65, M66, M95, M96과 타원은하 M105를 찾을 수 있다.