A barlangi oroszlán, Panthera spelaea, széles körben elterjedt volt Eurázsia északi részén és Alaszkában/Yukonban a késő pleisztocén során. Mind a morfológia, mind a DNS egy, a modern oroszlánoktól (valószínűleg faji szinten) különböző állatra utal, így a késő pleisztocénben bekövetkezett eltűnését valódi kihalásként kell kezelni. A barlangi oroszlán egész elterjedési területéről származó, közvetlenül a barlangi oroszlánra vonatkozó új AMS radiokarbon dátumok, valamint más tanulmányokból származó közzétett dátumok – összesen 111 dátum – azt jelzik, hogy Eurázsiában kb. 14-14,5 cal ka BP között, Alaszkában/Yukonban pedig mintegy ezer évvel később halt ki. Valószínű, hogy kihalása közvetlenül vagy közvetve a kb. 14,7 cal ka BP-ben, a grönlandi 1. interstadiális időszak kezdetén bekövetkezett éghajlati felmelegedés hatására következett be, amelyet a cserjék és fák elterjedése és a nyílt élőhelyek csökkenése kísért. Lehetséges, hogy ezzel párhuzamosan a rendelkezésre álló zsákmányállatok száma is csökkent, bár a legtöbb valószínűsíthető zsákmányállatfaj lényegesen később maradt fenn. Jelenleg nem világos, hogy az emberi terjeszkedés a lateglaciálisban szerepet játszhatott-e a barlangi oroszlán kihalásában. A dátumok időbeli mintázatának hiányosságai arra utalnak, hogy az elterjedési terület korábban, kb. 40-35 cal ka BP között Szibériában (a MIS 3 során) és kb. 25-20 cal ka BP között Európában (az “utolsó glaciális maximum” idején) ideiglenesen beszűkült, de ezek megerősítéséhez további dátumok szükségesek. A modern oroszlán (Panthera leo) holocén kori terjeszkedése Délnyugat-Ázsiában és Délkelet-Európában újra elfoglalta a P. spelaea korábbi elterjedési területének egy részét, de a két faj késő pleisztocén kori időbeli és földrajzi kapcsolatai ismeretlenek.