Пещерный лев был одним из наиболее крупных представителей семейства кошачьих всех времён. Достигая 120 см в холке при длине 210 см без учета хвоста, он в среднем на 5-10% превосходил современных львов, однако не достигал огромных размеров мосбахских и американских львов. Сегодня его считают чётко отличаемым подвидом современных львов.
Был распространён по всей северной Евразии и даже во времена ледниковых периодов проникал глубоко на север. На северо-востоке Евразии образовался отдельный подвид, так называемый восточносибирский пещерный лев (Panthera leo vereshchagini), который через существовавший тогда сухопутный Берингов мост достиг американского континента, где развился в американского льва (Panthera (Leo) atrox). Вероятно, пещерный лев, как и сегодняшние львы, был социальной кошкой, живущей в прайдах. Добычей этих больших кошек являлись прежде всего крупные копытные того времени, в том числе дикие лошади, быки, олени и антилопы.
Несмотря на название, пещерный лев на протяжении своей жизни навещал пещеры редко, изредка используя их как уединённое убежище, которое было необходимо главным образом больным, старым и ослабленным особям. Так как они в пещерах часто умирали, то останки, в основном, там же и сохранились.
