Singa gua adalah hewan dari salah satu dari beberapa spesies atau subspesies kucing besar yang sekarang sudah punah. Semua singa gua adalah anggota genus Panthera, yang juga termasuk singa modern serta harimau, macan kumbang, dan macan tutul. Tiga subspesies, singa gua Beringian dan singa gua Eropa Pleistosen Tengah Awal dan Pleistosen Atas, adalah subspesies yang berkerabat dekat dengan singa modern, Panthera leo. Jenis keempat, singa gua Amerika, awalnya dianggap sebagai subspesies singa lain tetapi kemudian diidentifikasi sebagai spesies yang berbeda.
Singa gua hidup selama era Pleistosen, periode waktu yang dimulai 2,588,000 tahun yang lalu dan berakhir 11,700 tahun yang lalu. Itu adalah zaman glasial, atau zaman es, periode suhu global rendah di mana lapisan es besar terbentuk di kutub bumi dan berulang kali maju dan mundur dengan perubahan suhu. Singa gua menerima nama mereka karena fosil mereka sering ditemukan di gua, tetapi gua tidak dianggap sebagai tempat tinggal mereka yang biasa. Sebaliknya, para ilmuwan percaya bahwa mereka umumnya tinggal di padang rumput dan hutan jenis konifera tempat mereka berburu mangsa seperti kuda, rusa, dan banteng. Dalam beberapa kasus, mereka mungkin juga berburu beruang dan mamut berbulu.
Jenis paling awal adalah singa gua Eropa Pleistosen Awal Tengah, atau Panthera leo fossilis. Fosil tertua yang diketahui dari subspesies ini berusia sekitar 700,000 tahun, meskipun ada fosil yang sangat mirip di Afrika yang berusia 1,000,000 tahun lebih tua. Panthera leo fossilis secara signifikan lebih besar dari singa hari ini.
Penggantinya adalah Panthera leo spelaea, juga disebut singa gua Eropa Pleistosen Atas atau singa gua Eurasia. Spesies subspesies ini muncul sekitar 370,000 tahun yang lalu dan diperkirakan telah mati sekitar 12,000 hingga 14,000 tahun yang lalu, meskipun ada beberapa bukti yang menunjukkan kantong-kantong mereka bertahan hingga hanya beberapa ribu tahun di masa lalu. Habitatnya terbentang di sebagian besar Eurasia utara, dari semenanjung Iberia dan Kepulauan Inggris di Barat hingga Siberia dan pesisir Samudra Pasifik di Timur.
Panthera leo spelaea lebih kecil dari pendahulunya, meskipun masih lebih besar dari rata-rata singa modern. Subspesies ini adalah subjek lukisan gua, ukiran, dan pahatan yang dibuat oleh manusia Paleolitik, yang menggambarkan mereka dengan bulu yang menyerupai versi yang lebih kecil dari surai singa jantan saat ini. Beberapa lukisan juga menggambarkan mereka berburu dalam kelompok, yang juga merupakan ciri singa modern tetapi jarang di antara kucing.
Subspesies yang terkait erat adalah singa gua Beringean, atau Panthera leo vereshchagini. Hewan-hewan ini menghuni tempat yang sekarang disebut Alaska, Kanada utara, dan Rusia Timur Laut. Mereka agak lebih besar dari sepupu Eropa mereka tetapi sangat mirip secara genetik dan kemungkinan besar kawin silang.
Panthera atrox, singa Amerika, adalah satu-satunya bentuk singa gua yang sebenarnya merupakan spesies terpisah dari singa modern. Itu adalah hewan yang sangat besar, bahkan lebih besar dari Panthera leo fossilis dan sekitar 25% lebih besar dari singa modern. Habitatnya menutupi sebagian besar Amerika Barat, mulai dari Alaska hingga selatan hingga Peru. Seperti singa gua lainnya, ia berdoa pada herbivora berukuran besar dan sedang.