Héraclès trouva Némée dépeuplée dans tous les environs à cause des ravages occasionnés par le lion. Il se mit à sa recherche sur le mont Apesas, puis sur le mont Trétos et là, il aperçut le lion revenant vers sa tanière, tout maculé du sang de sa dernière victime. Il décocha sur lui une pluie de flèches d'Apollon, mais à son grand étonnement elles rebondirent sur sa peau épaisse sans lui faire une seule égratignure. Ensuite, il utilisa son épée, brandit sa massue, rien n’y fait. Héraclès disposa alors un filet à l'une des issues de l'antre et entra par l'autre puis vaillamment, pénétra dans l'antre du fauve. Sachant à présent qu'aucune arme ne servirait contre le monstre, il le prit à bras-le-corps et engagea une lutte féroce. Héraclès lui fit la prise du collier et serra avec tant de force qu'il étouffa petit à petit la monstrueuse bête.

Vainqueur, Héraclès revint à Cléonae le trentième jour en rapportant la dépouille du lion sur ses épaules et il fit avec Molorchos un sacrifice à Zeus. Puis Héraclès emporta la dépouille du lion à Mycènes. Eurysthée, stupéfait et terrifié, lui interdit à jamais l'accès de la ville et lui ordonna, à l'avenir, de déposer le fruit de ses Travaux en dehors des portes de la ville. Eurysthée donna l'ordre à ses forgerons de fabriquer une jarre en bronze qu'il enfouit dans la terre. Depuis à chaque fois qu'Héraclès revenait, il se réfugiait dans la jarre et envoyait ses ordres par la voix d'un héraut appelé Coprée.

Héraclès utilisa les propres griffes du fauve, tranchantes comme un rasoir pour le dépecer. Il fit de de sa peau invulnérable une armure et de sa tête un casque.

Le lion fut mis au nombre des constellations par Zeus, pour perpétuer l'exploit d'Héraclès.