Luolaleijona, Panthera spelaea, oli myöhäispleistoseenin aikana laajalle levinnyt koko Pohjois-Euraasiassa ja Alaskassa/Yukonissa. Sekä morfologia että DNA viittaavat siihen, että kyseessä oli nykyisistä leijonista (todennäköisesti lajitasolla) erilainen eläin, joten sen katoamista myöhäispleistoseenin aikana olisi pidettävä todellisena sukupuuttoon kuolemisena. Uudet AMS-radiohiiliajoitukset, jotka on saatu suoraan luolaleijonista eri puolilta sen levinneisyysaluetta, sekä muista tutkimuksista julkaistut päivämäärät – yhteensä 111 päivämäärää – viittaavat siihen, että leijonat kuolivat sukupuuttoon koko Euraasiassa noin 14-14,5 cal ka BP:n välisenä aikana ja Alaskassa/Yukonissa noin tuhat vuotta myöhemmin. On todennäköistä, että sen sukupuuttoon kuoleminen tapahtui suoraan tai epäsuorasti vastauksena ilmaston lämpenemiseen, joka tapahtui noin 14,7 cal ka BP Grönlannin interstadiolin 1 alkaessa ja johon liittyi pensaiden ja puiden leviäminen ja avoimien elinympäristöjen väheneminen. Mahdollisesti myös saatavilla olevan saaliin runsaus väheni samanaikaisesti, vaikka suurin osa sen todennäköisistä saalislajeista säilyi hengissä huomattavasti myöhemmin. Tällä hetkellä on epäselvää, oliko ihmisen levittäytymisellä lateglacialin aikana mahdollisesti osuutta luolaleijonien sukupuuttoon kuolemiseen. Aukkoja päivämäärien ajallisessa rakenteessa viittaa levinneisyysalueen aiempaan tilapäiseen supistumiseen, noin 40-35 cal ka BP Siperiassa (MIS 3:n aikana) ja noin 25-20 cal ka BP Euroopassa (viimeisen jääkauden maksimin aikana), mutta näiden tietojen vahvistamiseksi tarvitaan lisää päivämääriä. Nykyaikaisen leijonan (Panthera leo) holoseeninen levittäytyminen Lounais-Aasiaan ja Kaakkois-Eurooppaan valloitti osan P. spelaea -lajin entisestä levinneisyysalueesta, mutta näiden kahden lajin myöhäispleistoseeniset ajalliset ja maantieteelliset suhteet ovat tuntemattomia.