Alessandro Grando, borgmästare i Ladispoli, utfärdade varningen på sociala medier och sade att polisen bistod cirkuspersonalen med att leta efter djuret, som ska ha spårats till vattendrag i närheten.
"Ett lejon har rymt från cirkusen, var uppmärksam och undvik förflyttningar tills vidare", skrev borgmästaren.
Den populära strand- och kuststaden Ladispoli lockar besökare från huvudstaden tre mil österut. Men lejonbesöket var oväntat, och inte helt välkommet.
För att förekomma invånarnas eventuella klagomål påpekade borgmästaren att han inte hade godkänt närvaron av en cirkus med lejon i staden, men han heller inte har mandat att stoppa den.
Videoklipp från invånare visade hur ett vuxet lejon vandrade på mörka och ödelagda gator. Filmerna återutsändes av italienska medier, men utan bekräftelse på om bilderna var äkta.
Men några timmar efter varningen, sent på lördagskvällen, meddelade borgmästaren via sociala medier att lejonet "hade sövts och infångats".
"Nu ska lejonet tas till cirkusens personal", skrev borgmästare Grando och lade till:
"Jag hoppas att denna händelse kan väcka några samveten och att vi slutligen upphör med att exploatera djur på cirkusar."