Anders als beim Mosbacher Löwen, über dessen Klassifikation als Panthera leo fossilis immer Einigkeit bestand, war beim Höhlenlöwen lange Zeit umstritten, ob er dem Tiger oder dem Löwen zuzurechnen ist oder sogar eine eigene Art darstellt. Im Jahre 2004 ist es deutschen Wissenschaftlern gelungen, durch einen DNA-Test den Höhlenlöwen eindeutig als Unterart von Panthera leo zu identifizieren. Damit konnte ein seit der Erstbeschreibung im Jahre 1810 bestehender Streit geklärt werden, ob es sich bei den Fossilien um die Überreste eines Löwen oder eines Tigers handelt. Dennoch bilden die pleistozänen Löwen des Nordens einen eigenen Rassekreis, dem die Löwen Afrikas und Südasiens gegenüberstehen. Zu dieser sogenannten spelaea-Gruppe zählen der Mosbacher Löwe (P. l. fossilis), der Höhlenlöwe (P. l. spelaea), der Ostsibirische Höhlenlöwe (P. l. vereshchagini) und der Amerikanische Höhlenlöwe (P. l. atrox). Alle heutigen Löwenrassen gehören der leo-Gruppe an. Die beiden Rassekreise entwickelten sich wahrscheinlich vor etwa 600.000 Jahren auseinander. Der ausgestorbene Amerikanische Höhlenlöwe Panthera leo atrox war in Einzelexemplaren noch größer als der Mosbacher Löwe und damit eine der größten Katzen, die je existierten. Früher wurde er gelegentlich für eine eigenständige Art gehalten und teilweise als Riesenjaguar bezeichnet. Neueren Erkenntnissen zufolge war er aber mit großer Sicherheit keine eigene Art, sondern wie der Höhlenlöwe eine Unterart des heutigen Löwen (Panthera leo).

• A. Turner: The big cats and their fossil relatives. Columbia University Press, 1997, ISBN 0-231-10229-1
• Wighart von Koenigswald: Lebendige Eiszeit. Theiss-Verlag, 2002, ISBN 3-8062-1734-3
• J. Burger: Molecular phylogeny of the extinct cave lion Panthera leo spelea, 2003. Molecular phylogeny of cave lion.
• Cajus Diedrich: Freilandfunde des oberpleistozänen Höhlenlöwen Panthera leo spelaea (GOLDFUSS 1810) in Westfalen (Norddeutschland). Philippia, 11 (3), Kassel 2004