Sono descritti crani ben conservati di Panthera spelaea del tardo Pleistocene da due regioni geograficamente distanti della Russia situate nella Pianura Russa e nella Siberia settentrionale. Viene stabilita la somiglianza del materiale studiato con i leoni fossili contemporanei dell’Alaska. La morfologia cranica di P. spelaea conferma la sua posizione filogenetica all’interno del gruppo dei leoni, mentre molti dei caratteri che supportano la relazione del leone delle caverne con la tigre sono primitivi. Sia i leoni viventi che quelli delle caverne sono avanzati rispetto al P. fossilis del Pleistocene medio, avendo incisivi superiori più grandi e bolle più gonfie. P. spelaea possiede anche i seguenti caratteri avanzati in comune con il leone vivente: muso allargato nelle aree canina e P2, ossa nasali larghe, parte preorbitale del cranio relativamente corta, area mastoidea allargata lateralmente, forma a V della punta posteriore del processo frontale dell’osso mascellare, e cuspide ridotta sul rigonfiamento del protocone di P4. Queste condizioni stabiliscono P. spelaea come una specie distinta.