Opisano dobrze zachowane czaszki późnoplejstoceńskich Panthera spelaea z dwóch geograficznie odległych regionów Rosji położonych na Nizinie Rosyjskiej i w północnej Syberii. Stwierdzono podobieństwo badanego materiału do współczesnych lwów kopalnych z Alaski. Morfologia czaszki P. spelaea potwierdza jego pozycję filogenetyczną w obrębie grupy lwów, natomiast wiele cech świadczących o pokrewieństwie lwa jaskiniowego z tygrysem jest prymitywnych. Zarówno żywe, jak i jaskiniowe lwy są bardziej zaawansowane w stosunku do środkowoplejstoceńskiego P. fossilis pod względem posiadania większych górnych siekaczy i bardziej rozdętych bulli. P. spelaea posiada również następujące cechy wspólne z żyjącym lwem: poszerzona kufa w okolicy kłów i P2, szerokie kości nosowe, stosunkowo krótka przedoczodołowa część czaszki, bocznie poszerzona okolica wyrostka sutkowatego, V-kształtny kształt tylnego wierzchołka przedniego wyrostka kości szczękowej i zredukowany czubek na wybrzuszeniu kości P4. Te warunki ustanawiają P. spelaea jako odrębny gatunek.