Cùng với hầu hết các động vật lớn của thế Canh Tân, Smilodon đã tuyệt chủng 10.000 năm trước trong sự kiện tuyệt chủng Kỷ Đệ tứ. Sự tuyệt chủng của loài mèo răng kiếm có liên quan đến sự suy giảm của các động vật ăn cỏ lớn, bị thay thế bằng những loài ăn cỏ nhỏ và nhanh nhẹn hơn như hươu. Do đó, Smilodon có thể đã quá thích ứng trong việc săn những con mồi lớn và không thể thích nghi để săn những con mồi mới.[49] Một nghiên cứu năm 2012 về sự bào mòn răng của Smilodon không cho thấy chúng bị giới hạn bởi nguồn thức ăn.[83] Các giải thích khác bao gồm biến đổi khí hậu và cạnh tranh với con người[83], hoặc sự kết hợp của nhiều yếu tố, cùng da đến sự tuyệt chủng của nhiều loài vật nói chung, thay vì sự tuyệt chủng của riêng loài mèo răng kiếm.[84]