ミトコンドリアDNAシーケンスに基づき、ホモテリウムの系統は1800万年前にスミロドンと枝分かれしたと推定されている。また、約500 - 400 万年前（中新世 - 漸新世境界ごろ）にマカイロドゥス属から派生したと推定されてもいる。ホモテリウム属は更新世の間にユーラシア大陸と北アメリカ大陸の広範囲に亘って姿を現わし、中期更新世（約150万年前）までにアフリカ大陸にも出現した。"H. crenatidens" の化石は、最終氷期の間に河川が流れていたツンドラ気候の湿地帯であった北海から漁船により偶然回収された。"H. latidens" は比較的早い約30万年前に絶滅したと考えられているが、約2万8000年前の標本が一つだけ北海から発見されている。南アメリカのベネズエラからは6体におよぶ約180万年前の化石が発見されており、アメリカ大陸間大交差に乗じてスミロドンと共にホモテリウムが南アメリカへ分布域を拡大したことが示唆されている。これらの標本は "H. venezuelensis" のタイプ標本に指定されている。南アメリカの種がいつ頃まで生き延びたかは不明である。