Hyvin säilyneet myöhäispleistoseenin aikaisten luolaleijonien (Late Pleistocene Panthera spelaea) kallot on kuvattu kahdelta Venäjältä kahdelta maantieteellisesti kaukaisemmalta alueelta Venäjältä, jotka sijaitsivat Venäjän alankoalueilla ja Pohjois- Siperialla. Tutkitun aineiston samankaltaisuus Alaskan samanaikaisten fossiilisten leijonien kanssa todetaan. P. spelaean kallomorfologia vahvistaa sen fylogeneettisen aseman leijonaryhmän sisällä, kun taas monet luolaleijonan suhdetta tiikeriin tukevat piirteet ovat alkeellisia. Sekä elävät leijonat että luolaleijonat ovat keskipleistoseeniseen P. fossilis -lajiin verrattuna edistyneempiä, sillä niillä on suuremmat yläetuhampaat ja paisuneemmat pullistumat. P. spelaealla on myös seuraavat pitkälle kehittyneet piirteet, jotka ovat yhteisiä elävän leijonan kanssa: leveämpi kuono kulmahampaiden ja P2:n alueella, leveät nenäluut, suhteellisen lyhyt kallon preorbitaalinen osa, sivusuunnassa levenevä mastoidaalialue, leukaluun etuhampaan etuhampaan takimmaisen kärjen V:n muotoinen muoto ja pienentynyt kärkipiste P4:n etuhampaan protokonin ulokkeessa. Nämä olosuhteet tekevät P. spelaeasta erillisen lajin.