小狮座是北天暗淡小星座，名称对应狮子座。星座北面是规模更大且更易识别的大熊座，南面是狮子座。古典天文学家未将小狮座划为独立星座，直至1687年约翰·赫维留指定。
小狮座共有37颗亮度超过6.5视星等的恒星，亮于4.5视星等的只有三颗。最亮的势四距地球约95光年，是3.8视星等的橙巨星。4.4视星等的小狮座β是星座内第二亮的恒星，也是唯一采用拜耳命名法的恒星。小狮座β是联星，其中偏亮的是橙巨星，偏暗的是黄白主序星。第三亮的星是内平二，是快速旋转的4.5视星等白主序星。小狮座有两颗恒星带有行星系，两对交互作用星系和独特的深空哈尼天体。
古典天文学家阿拉托斯和克劳狄乌斯·托勒密认为小狮座所在位置没有任何独特格局，所以没有划分星座。托勒密认为这片天空的恒星虽在狮子座范围内，但不构成星座轮廊。
1687年，约翰·赫维留在《赫维留星图》（）勾勒包括小狮座在内的十个新星座，成为历史上定义小狮座的第一人。他还把星座内十八个天体纳入《赫维留星表》（）。赫维留决定以小狮座命名，对应附近的狮子座和大熊座。1845年，英格兰天文学家弗朗西斯·贝利修订赫维留的星表和星图，用拜耳命名法为所有亮度超过4.5视星等的恒星命名。1870年，理查德·普罗克特（Richard A. Proctor）用伪历史人物“Leaena”（意为“母狮”）为小狮座命名，自称是为缩短名称，方便天体图上标识。
德国天文学家克里斯蒂安·路德维希·艾德勒（Christian Ludwig Ideler）认为，枢机斯蒂法诺·波吉亚（Stefano Borgia）发现后存放在韦莱特里的13世纪阿拉伯天文仪上就有小狮座恒星，称为“瞪羚母子”（Al Thibā' wa-Aulāduhā）。但阿拉伯学者弗里德里希·威廉·拉赫（Friedrich Wilhelm Lach）表示不同看法，认为小狮座的位置在天文仪上称为“池塘”，意指瞪羚跳进去嬉戏。中国古天文学将小狮座内大部分恒星用“势”或“内平”命名，或与附近狮子座的恒星联系起来组成龙及其他物体。还有一颗恒星与狮子座的三颗恒星连成一线，均称为“少微”。
小狮座在夜空光线暗淡，天气条件理想时有小片三角型区域恒星肉眼勉强可见，帕特里克·穆尔对这片天空单独划分成星座不以为然。小狮座的范围不大，北挨大熊座、西临天猫座、南接狮子座，西南方向与巨蟹座一角交汇。1922年，国际天文联会确定以三字母缩写“LMi”代指小狮座。1930年，尤金·德尔波特正式划分小狮座边界，形成拥有16条边的多边形。根据赤道坐标系统，星座赤经位于9h 22.4m和11h 06.5m之间，赤纬位于22.84°和41.43°之间。小狮座占据0.562%的天空，约为232平方度，在88个星座中排名第64，每年的中天是2月24日午夜和5月24日夜九点。
小狮座仅三颗恒星亮度超过4.5视星等，37颗超过6.5视星等。贝利在用拜耳命名法为亮度超过4.5视星等的恒星分配希腊字母时出错，仅为势增四分配字母“β”（“小狮座β”），所以小狮星没有“α”星。贝利只记下两颗亮度超过4.5的恒星，另一颗是星座内最亮的势四，但这不足以说明他是否有意把势四定为“小狮座α”。贝利尚未检查命名便已去世，很可能这才是导致疏忽的重要原因。
小狮座最亮的势四距地球约95光年，光度约是太阳的32倍，尺寸约8.5倍，是3.8视星等的橙巨星，光谱等级K0III，使用双筒望远镜能明显通过颜色识别。约翰·波得将势四分类并以“小狮座o”命名，最后面的英语字母“o”曾被误认为第十五个希腊字母“ο”。英语正式名称“Praecipua”也曾引起误解，朱塞普·皮亚齐误以为势增十一（“小狮座37”）是星座内最亮的恒星，在1814年的《巴勒莫星表》（）上以“Praecipua”标识。1899年，理查德·欣克利·艾伦（Richard Hinckley Allen）误将“Praecipua”与势四联系起来，虽是失误，但已由后来的天文学家沿用。势增十一是4.69视星等的黄超巨星，光谱等级G2.5IIa，绝对星等−1.84，距地球578光年。
势增四是联星，偏亮的主星是橙巨星，光谱等级G8，亮度4.4视星等。另一颗距主星0.1至0.6角秒，是光谱等级F8的黄-白主序星。两星均以38.62年的轨道周期围绕质心旋转，距太阳系154光年。
内平二（“小狮座21”）的亮度在小狮座排第三，距地球98光年，光度约为太阳十倍，是快速旋转的4.5视星等白主序星，沿轴线旋转的周期不到12小时，形状很可能因此变得扁平。内平二的光谱等级为A7V，属矮造父变星。天文学家曾以上述短期（最多六小时）脉动变星充当标准烛光，还用于研究星震学。
内平增六（“小狮座十”）和内平增七（“小狮座11”）都是光谱等级G8III的黄巨星，平均视星等分别是4.54和5.34，都是猎犬座RS型变星，其中内平增六以40.4天为周期存在0.012视星等的变化幅度，内平增七以18天为周期存在0.033视星等的变化幅度。内平增七伴有13.0视星等、光谱等级M5V的红矮星。内平增九（“小狮座20”）是距太阳49光年的恒星系统，其中的主恒星是5.4视星等的黄矮星，光谱等级G3Va，伴随金属量更高、年龄更大的活跃红矮星，光谱等级M6.5。伴星亮度超过预期说明两星距离很近，人类现有观测手段无法分辨。
小狮座R和小狮座S都是长期刍藁变星，与半规则变星小狮座U均属红巨星，光谱等级分别是M6.5e至M9.0e、M5e和M6。R变星的视星等以372天为周期在6.3到13.2范围变动，S变星以234天周期在8.6至13.9视星等变化，U变星以272天周期在10.0至13.3视星等范围波动。缺乏高亮恒星导致业余天文学爱好者很难找到这些天体。小狮座RY（又名G 117-B15A）是视星等15.5的脉动白矮星。该星已有四亿年历史，脉动周期约为215秒，每890万年减少一秒，有观点认为它是宇宙中人类已知最稳定的天体钟。
根据1994年的发现，小狮座SX是大熊座SU的矮新星。矮新星由白矮星和捐助恒星组成，两者以97分钟周期相互围绕对方旋转。白矮星从捐助恒星吸取物质形成吸积盘，温度在六千到一万K。矮新星每34到64天爆发一次，爆发时达到13.4视星等，其他时候只有16.8视星等。小狮座还有其他矮新星，如小狮座RZ爆发时亮度为14.2视星等，平常17视星等，不过爆发间隔比其他矮新星短。
小狮座已确知有两颗恒星带有行星系。7.57视星等的橙矮星HD 87883光谱等级K0V，距地球18秒差距，直径是太阳的四分之三，但光度只有31%。HD 87883拥有质量为1.78倍木星的行星，公转周期约7.9年，还可能有其他小行星。HD 82886又名“伊利里亚人”（Illyrian），是7.63视星等的黄矮星，光谱等级G0。2011年，人们发现HD 82886拥有质量为1.3倍木星的行星，公转周期705天。
就深空天体而言，小狮座包含许多能用业余天文望远镜观测的星系。小狮座38东南方向三度的NGC 3432仅勉强可见，人称织针星系，亮度仅11.7视星等，角度尺寸6.8×1.4弧分。NGC 3432距地球约为4200万光年，并以每秒616公里的速度远离太阳系。2000年，该星系有一颗恒星亮度增至17.4视星等，估计是高光度蓝变星和假超新星。12.3视星等的NGC 3003是棒旋星系，光谱等级SBbc，角度尺寸5.8弧分，同样仅勉强可见。正对地球的NGC 3344距离约2500万光年，角度尺寸7.1×6.5弧分，视星等10.45。NGC 3504是11.67视星等的星暴棒旋星系，角度尺寸2.1×2.7弧分，1998和2001年均出现超新星。还有几乎正对地球的11.67视星等NGC 3486螺旋星系，角度尺寸7.1×5.2弧分。NGC 2859是光谱等级SB0的透镜状星系。
人类至今已在小狮座发现两对交互作用星系，其中Arp 107正在合并，距地球4.5亿光年。另一对交叉作用的是NGC 3395和NGC 3396，均为不规则棒旋星系，位于势四西南方向1.33度。
哈尼天体是2007年星系动物园志愿者、荷兰教师哈尼·凡·阿克尔（Hanny van Arkel）在小狮座发现的独特深空天体，位于近6.5亿光年外的IC 2497螺旋星系附近，尺寸接近银河系。哈尼天体内有宽1.6万光年的空洞，估计天体实际上是类星体的可见光回波，类星体应该已在至少20万年前中止活动。
1959年，哈佛流星计划的迪克·麦克洛斯基（Dick McCloskey）和安妮特·波森（Annette Posen）发现小狮座流星雨，高峰时段在10月18至29日间。小狮座流星雨源自长周期慧星C/1739 K1，规模很小，仅北半球可见。
约翰·赫维留1690年在《赫维留星图》中新创的星座
赫维留在《赫维留星图》中创立，但后来被废弃的星座
天球赤道座标：
10h 00m 00s，+35° 00′ 00″
