De grottenleeuw, Panthera spelaea, was wijdverspreid over noordelijk Eurazië en Alaska/Yukon tijdens het Laat-Pleistoceen. Zowel morfologie als DNA wijzen op een dier dat verschilt van moderne leeuwen (waarschijnlijk op soortniveau), zodat zijn verdwijning in het Laat-Pleistoceen als een echt uitsterven moet worden behandeld. Nieuwe AMS radiokoolstofdateringen direct op grottenleeuwen uit zijn hele verspreidingsgebied, samen met gepubliceerde dateringen uit andere studies – in totaal 111 dateringen – wijzen op uitsterven in heel Eurazië in het interval ca. 14-14,5 cal ka BP, en in Alaska/Yukon ongeveer duizend jaar later. Het is waarschijnlijk dat het uitsterven van deze soort direct of indirect het gevolg was van de opwarming van het klimaat rond 14,7 cal ka BP bij het begin van Groenland Interstadiaal 1, wat gepaard ging met een verspreiding van struiken en bomen en een afname van open habitats. Mogelijk was er ook een gelijktijdige vermindering in de overvloed van beschikbare prooidieren, hoewel de meeste van de waarschijnlijke prooisoorten aanzienlijk later overleefden. Op dit moment is het onduidelijk of de menselijke expansie in het Lateglaciaal een rol heeft gespeeld bij het uitsterven van de grottenleeuw. Hiaten in het temporele patroon van dateringen suggereren eerdere tijdelijke inkrimpingen van het verspreidingsgebied, ca. 40-35 cal ka BP in Siberië (tijdens MIS 3) en ca. 25-20 cal ka BP in Europa (tijdens het ‘Laatste Glaciale Maximum’), maar verdere dateringen zijn nodig om deze te bevestigen. De Holocene uitbreiding van de moderne leeuw (Panthera leo) naar Zuidwest-Azië en Zuidoost-Europa heeft een deel van het vroegere verspreidingsgebied van P. spelaea opnieuw bezet, maar de Laat-Pleistocene temporele en geografische relaties van de twee soorten zijn onbekend.