Well-preserved skulls of Late Pleistocene Panthera spelaea are described from two geographically distant regions of Russia situated in the Russian Plain and Northern Siberia. A semelhança do material estudado com os leões fósseis contemporâneos do Alasca é estabelecida. A morfologia craniana de P. spelaea confirma sua posição filogenética dentro do grupo do leão, enquanto muitos dos personagens que suportam a relação do leão da caverna com o tigre são primitivos. Tanto os leões vivos como os da caverna são avançados em relação ao Pleistoceno Médio P. fossilis em ter incisivos superiores maiores e bolhas mais infladas. P. spelaea também possui os seguintes caracteres avançados em comum com o leão vivo: focinho alargado nas áreas canina e P2, ossos nasais largos, parte pré-orbital relativamente curta do crânio, área mastoide lateralmente alargada, forma em V da ponta posterior do processo frontal do osso maxilar, e cúspide reduzida no protocone bulbo de P4. Estas condições estabelecem a P. spelaea como uma espécie distinta.