Två lejoninnor flydde inte långt efter midnatt och sågs på huvudvägarna i staden på morgonen.
Invånarna i Nairobi har uppmanats att hålla sig borta och rapportera eventuella ytterligare iakttagelser till en gratis telefonlinje.
"Lions är farliga vilda djur. Möt dem inte när du stöter på dem," KWS Paul Udoto twittrade.
KWS talesman berättade för BBC att rapporter i kenyanska medier om att sex lejon var på fri fot var överdrivna.
BBC:s Abdinoor Aden i Nairobi säger att parken är skild från en huvudväg från tätbefolkade stadsdelar i södra delen av staden.
Udoto sade att han var oroad över att människor skulle försöka ta itu med lejonen själva, vilket har hänt tidigare.
År 2012 var fyra ungar tvungna att placeras på ett barnhem efter en liknande händelse som ledde till att deras mor dödades.
En av lejoninnorna som är på fri fot har lämnat sina ungar i parken, sade Udoto.
När Udoto svarade på en fråga på Twitter från en orolig mor, rådde han henne att hålla sina barn inomhus tills lejonen tryggt hade återvänt till parken och tillade att sådana händelser var de "födda stadslejonens erfarenheter".
Det beräknas att omkring 30 lejon bor i parken.
Kenya Wildlife Service (KWS) jagar minst två lejon som har rymt från Nairobi National Park som gränsar till huvudstaden Nairobi.