Sunt descrise cranii bine conservate de Panthera spelaea din Pleistocenul târziu din două regiuni îndepărtate din punct de vedere geografic ale Rusiei, situate în Câmpia Rusă și Siberia de Nord. Se stabilește asemănarea materialului studiat cu leii fosili contemporani din Alaska. Morfologia craniană a lui P. spelaea confirmă poziția filogenetică a acestuia în cadrul grupului leilor, în timp ce multe dintre caracterele care susțin relația leului de peșteră cu tigrul sunt primitive. Atât leii vii, cât și leii de peșteră sunt avansați în raport cu P. fossilis din Pleistocenul mijlociu, având incisivi superiori mai mari și bullae mai umflate. P. spelaea posedă, de asemenea, următoarele caractere avansate în comun cu leul viu: botul lărgit în zonele caninilor și P2, oasele nazale largi, partea preorbitală relativ scurtă a craniului, zona mastoidă lărgită lateral, forma în V a vârfului posterior al procesului frontal al osului maxilar și cuspidul redus de pe protuberanța protoconului de la P4. Aceste condiții stabilesc că P. spelaea este o specie distinctă.
.