Stwierdził on obecność marmozet lwich w trzech regionach: w okolicy Centro Hípico de Cabo Frio nieopodal wybrzeża, w Poço das Antas Biological Reserve i przyległych lasach, na wzgórzach Serra do Mar. Obliczył on powierzchnię zasięgu małpy na 104,5 km². Izolowane populacje odnotowano w Silva Jardim, Cabo Frio, Saquarema i Aruarama. Kolejne badania, przeprowadzone przez wspomnianego naukowca (1993), a także przez Ballou (1997), wykazały istnienie czterech dużych izolowanych od siebie populacji zamieszkujących: Poço das Antas Biological Reserve i tereny przyległe, Encosta da Serra, Centro Hípico oraz Campos Novos. W 2007 Burity doniósł o zamieszkiwaniu przez marmozetę lwią Parku Narodowego Taquara Municipal w okolicy Duque de Caxias.
Lokalizacja typowa, ustalona w 1986, znajduje się na brazylijskim wybrzeżu, pomiędzy 22 a 23°S, od Cabo de Sãbo Tomé do Mangaratiba. W 1965 została przez Carvalho ograniczona do prawego brzegu Rio São João.
Gatunek nie odbywa migracji. Kontakty między populacjami są utrudnione z uwagi na rozdzielające lasy miasta, tereny uprawne i pastwiska.