Hulebjørn er tradisjonelt ansett som en europeisk art som var utbredt fra Nord-Spania og Sør-England i vest til Kaukasus og Ural i øst. Arten manglet i Nord-Europa og lengst sør i verdensdelen. Uti fra de europeiske funnestedene har en ment at hulebjørn var knyttet til lave fjell med kalksteinsgrotter og skog, og at arten ikke forekom i åpent slettelandskap. Nyere funn fra Sibir kan tyde på at hulebjørner i vid betydning var tilpasningsdyktige og også kunne leve ute på mammutsteppen i et område uten grotter.