Les tamarins du lion doré sont endémiques des forêts côtières atlantiques du Brésil. Ils se trouvent dans l'État de Rio de Janeiro et une petite zone dans l'État voisin d'Espírito Santo. Leur habitat naturel est constitué de forêts tropicales de base denses, à la fois primaires et secondaires, situées dans la chaîne de montagnes de Serra do MAR. Ces forêts tropicales sont caractérisées par de grands arbres, une végétation de sous-étage dense et une grande diversité d'espèces végétales. Les tamarins du lion doré préfèrent les zones avec de l'abondance de fructification, les fruits constituent une grande partie de leur alimentation. Ils se trouvent à des altitudes allant du niveau de la mer jusqu'à 1 000 mètres (3 280 pieds).
Les forêts côtières atlantiques du Brésil, où résident les tamarines du lion d'or, sont considérées comme un point chaud de la biodiversité en raison de leurs niveaux exceptionnels de richesse et d'endémisme d'espèces. Cependant, ces forêts sont menacées significatives de la déforestation, de la fragmentation et d'autres activités humaines. La perte et la dégradation de leur habitat ont été des facteurs contributifs majeurs à la baisse des tamarins du lion doré à l'état sauvage. Des efforts de conservation et des initiatives de restauration de l'habitat ont été mises en œuvre pour protéger les populations restantes et assurer la survie à long terme de cette espèce en danger critique d'extinction.