剑齿虎类具有颅型狭长、大而厚实的头骨。颅骨结构与狮、虎等豹属动物相似，只是在一些局部具有差异。整个颅骨，可视为一部高效的杀戮、切割器。剑齿虎的上犬齿特长，呈马刀型弯曲，有的，在犬齿的后缘韧部尚具有锯齿，这能帮助它们杀死大型的厚皮动物，亦如成年的长鼻类（Matthew,1910）。颜面部长，由上颌骨、前颌骨及下颌骨组成。在比例上均长于现代的虎、豹，与现生的狮极为相似。这是与它们在开阔平原追逐猎物密切相关的。粗壮而侧扁的颧弓极度向两侧扩张，是为咀嚼肌系充分提供空间体积。脑颅腔部低小，高耸的矢状嵴、顶嵴和发达的冠状突均为颞肌提供了附着处。颧弓的内侧下缘和下颌支外侧深陷的咬窝及下颌骨外缘的骨嵴亦大大增加了咬肌的附着面。

剑齿虎的头骨、颌和前颈均具有与用剑齿猎杀相适应的所有形态特征。Homotherium的副枕突腹凸要较Smilodon明显。显示它具有一条相对较短的二腹肌。同样，前者亦具有一个相对较小的嘴裂。头长肌的附着区域是头骨的基部，这在某些剑齿虎异常的发育，显示了头部的下降能力有所增强。

以上来自《剑齿虎颈部机能和掠食行为与现代豹属的比较研究》