К современникам американского льва относились многие вымершие виды зверей, и круг его добычи был намного шире, чем это было бы сегодня. Взрослые шерстистые мамонты (Mammuthus primigenius), колумбийские мамонты (Mammuthus columbi) и мастодонты были несомненно слишком велики, однако вполне вероятно, что их детёныши время от времени попадались американскому льву в добычу. К животным, которые могли быть его основной добычей, относятся помимо живущих поныне бизонов и вапити прежде всего вымершие лошади (Equus), западные верблюды (Camelops) и кустарниковые быки (Euceratherium). Есть косвенные доказательства способности американского льва убивать крупных диких быков: в сохранившейся туше степного бизона, датированной периодом около 35 000 лет назад и найденной на Аляске, был обнаружен кусочек львиного зуба. Кроме того, на шкуре животного были найдены царапины, которые могли произойти только от большой кошки. У пасти были найдены классические отпечатки смертельного укуса, который применяют многие большие кошки у крупной добычи.
В период оледенения помимо американского льва в Америке существовали другие крупные хищники, которые сегодня также вымерли. Они были сильными соперниками, и американскому льву приходилось защищать свою добычу от саблезубых кошек (Machairodontinae), гигантских короткомордых медведей (Arctodus simus) и ужасных волков (Canis dirus). Поэтому предполагается, что американский лев, как и сегодняшние львы, жил в группах. Однако против этого предположения говорят находки в Ранчо Ла-Бреа. Останки свидетельствуют о сбалансированном соотношении полов, которое не встречается у современных львов, живущих в группах.
В настоящее время в рамках американского проекта Плейстоценовый парк существуют планы акклиматизации в заповедниках США азиатского льва, призванного заменить вымершего leo atrox.
