Goed geconserveerde schedels van de Laat-Pleistocene Panthera spelaea worden beschreven uit twee geografisch ver van elkaar gelegen regio’s van Rusland, gelegen in de Russische Laagvlakte en Noord-Siberië. De gelijkenis van het bestudeerde materiaal met contemporaine fossiele leeuwen uit Alaska wordt vastgesteld. De schedelmorfologie van P. spelaea bevestigt zijn fylogenetische positie binnen de leeuwengroep, terwijl veel van de kenmerken die de verwantschap van de holenleeuw met de tijger ondersteunen primitief zijn. Zowel de levende leeuw als de holenleeuw zijn geavanceerd ten opzichte van de Midden-Pleistocene P. fossilis door grotere bovensnijtanden en meer opgeblazen bullae. P. spelaea heeft ook de volgende geavanceerde kenmerken gemeen met de levende leeuw: verbrede snuit bij de hoektanden en P2, brede neusbeenderen, relatief kort voorhoofdsbeen, lateraal verbreed mastoïdgebied, V-vormige vorm van het achterste uiteinde van de frontale processus van het kaakbeen, en gereduceerde cusp op de protoconusuitstulping van P4. Deze voorwaarden vestigen P. spelaea als een aparte soort.