Львы населяли Европу и север Азии как в относительно тёплые эпохи, так и в эпохи оледенений, в том числе и максимальных. Ископаемые отпечатки лап пещерных львов встречаются рядом с отпечатками северных оленей даже в субполярных регионах. Добычей этих больших кошек являлись прежде всего крупные копытные того времени, в том числе дикие лошади, олени, дикие быки и антилопы. В отложениях позднего плейстоцена близ немецкого города Дармштадта была найдена кость ноги животного со следами серьёзного воспаления, которое на некоторое время сделало льва неспособным к охоте, но позже сошло на нет. Тот факт, что животное пережило этот продолжительный период говорит о том, что сородичи как минимум терпели его рядом с собой при поедании добычи либо снабжали его. Вероятно, пещерный лев, как и сегодняшние львы, был животным, живущим в прайдах.
Несмотря на название, пещерный лев на протяжении своей жизни навещал пещеры редко. В отличие от пещерной гиены и пещерного медведя он лишь изредка использовал их как уединённое убежище, которое было необходимо главным образом больным, старым и ослабленным особям. Так как они в пещерах часто и умирали, то останки представителей этого вида сохранились, в основном, в пещерах.
Родственники
В отличие от мосбахского льва, относительно классификации которого в качестве Panthera leo fossilis среди учёных всегда царило единодушие, насчёт пещерного льва долго велись споры, является ли он львом, тигром или даже должен ли быть выделен в отдельный вид. В 2004 году немецким учёным удалось однозначно определить его с помощью анализа ДНК как подвид льва. Таким образом был окончен спор, существующий ещё с момента первого описания этого животного в 1810 году. Тем не менее, плейстоценовые львы севера образовывали собственную группу, отличавшуюся от львов Африки и Юго-Восточной Азии. К этой так называемой группе Spelaea относились мосбахский лев (P. l. fossilis), пещерный лев (P. l. spelaea), восточносибирский лев (P. l. vereshchagini) и американский лев (P. l. atrox). Все современные породы львов относятся к группе Leo. Обе группы разделились около 600 тысяч лет назад. Отдельные ископаемые особи вымершего американского льва были больше мосбахского льва и таким образом являлись самыми крупными представителями кошачьих, которые когда-либо существовали. Ранее их считали отдельным видом, называвшимся гигантским ягуаром. Согласно новейшим исследованиям американский лев, как и пещерный лев, не был отдельным видом, а являлся подвидом львов (Panthera leo).
