洞獅起源于一種早更新世生活在非洲的大型貓科動物——化石獅。 到了距今50萬年前， 化石獅已廣布於非洲大陸的東部和南部， 有化石記錄顯示， 其中一些成員開始“走出非洲”並獨立演化。 進入亞洲東北部的成員演化成了楊氏虎， 而進入歐洲的化石獅適應了山地和相對寒冷的氣候以及獵物的構成， 體形進一步增大， 進化成了新的亞種——洞獅。
洞獅四肢粗壯， 全長可達3米， 體重250千克， 比一般老虎還高大， 更是遠遠勝於任何一種獅子， 在遠古時期， 肩高可達1.2米左右， 頭骨大約45釐米， 大於現代所有的獅子。
一般認為， 由於身軀龐大、獵物數量又少， 洞獅可能不會結成非洲獅那樣十幾二十只的大群， 而可能結小群、成對甚至單獨生活。 雄洞獅作為第二性征的鬃毛不發達， 可能正與社會行為不如非洲獅頻繁有關。 它們的主要獵物可能是馬、駱駝、猛獁幼崽和各類野牛。
在距今30萬到10萬年期間， 洞獅的足跡遍佈亞歐大陸北部和中部的草原和荒漠、半荒漠地區。 不過很明顯， 它們不太適應密集的森林或較深的雪原。 洞獅化石在歐洲最西分佈達英倫三島， 最東到西伯利亞的 Alazeya河流域。
洞獅據記載絕滅於一萬年前最後一次冰河的消失， 其原因一來是和人類爭奪洞穴作為居巢被大量獵殺， 二來是它作為主要食物的大型歐洲野馬滅絕， 失去食物的洞獅因此隨之滅絕。
科學家在西伯利亞的永久凍土層中發現了兩隻保存完好的、距今已有12000年歷史的洞獅幼崽遺體。 這兩隻洞獅幼崽保存得非常完好。 2016年3月有科學家宣稱， 他們正試圖克隆這種早已滅絕的哺乳動物。
洞獅幼崽遺體
科學家稱，