Panthera leo atrox war nicht nur in Nordamerika verbreitet, sondern auch in den nördlichen Teilen Südamerikas. Man fand seine Überreste von Alaska im Norden bis nach Peru im Süden. Eine große Anzahl von Fossilien dieser Art wurden in den berühmten Teer-Gruben bei Los Angeles (Rancho La Brea) gefunden. Südlich von Alaska erscheinen Löwen in Amerika erstmals im Sangamonian, jener Warmzeit, die dem europäischen Eemzeitalter entspricht. Vor etwa 10.000 Jahren ist der Amerikanische Löwe zusammen mit etlichen anderen Großtierarten Amerikas ausgestorben.

Zu den Zeitgenossen des Amerikanischen Löwen zählten viele Tierarten, die heute ausgestorben sind. So fand er zu seiner Zeit ein weit größeres Beutespektrum vor als es heute der Fall wäre. Ausgewachsene Wollhaarmammuts (Mammuthus primigenius), Mastodons und Präriemammuts (Mammuthus colombi) waren sicherlich als potentielle Beutetiere zu groß. Ihre Kälber könnten ihm aber sehr wohl gelegentlich zum Opfer gefallen sein. Zu den Arten, die als potentielle Hauptbeutetiere in Frage kommen, zählen neben Bisons und Hirschen, die noch heute in Nordamerika leben, vor allem die ausgestorbenen Pferde (Equus), Westkamele (Camelops hesternus) und Buschochsen (Euceratherium). Für seine Fähigkeit, große Wildrinder zu erlegen, gibt es deutliche Hinweise: In der 35.000 Jahre alten Mumie eines Steppenwisents, die 1979 in Alaska, nördlich von Fairbanks gefunden wurde, steckte ein Stück vom Zahn eines Löwen. Darüber hinaus befanden sich Kratzer auf der Haut des Tieres, die nur von einer großen Katze stammen können. Am Maul entdeckte man die Abdrücke des klassischen Tötungsbisses wie Großkatzen ihn oft bei großen Beutetieren anwenden.

Im Eiszeitalter gab es neben dem Amerikanischen Löwen noch einige andere große Raubtiere in Amerika, die heute ebenfalls ausgestorben sind. Diese Tiere waren teilweise mächtige Räuber und selbst für den großen Amerikanischen Löwen eine ernsthafte Konkurrenz. Er musste seine Beute gegen Säbelzahnkatzen, riesige Kurzschnauzenbären (Arctodos simus) und kaltzeitliche Wildhunde (Canis dirus), nahe Verwandte des heutigen Wolfes, verteidigen. Darum wird angenommen, dass der Amerikanische Löwe, genau wie heutige Löwen, im Rudel lebte. Gegen diese Auffassung sprechen jedoch die Funde, die bei Rancho La Brea gemacht wurden. Anhand der Fossilien lässt sich ein ausgeglichenes Geschlechterverhältnis nachweisen, wie es heute bei den rezenten Rudellöwen nicht vorkommt .