W porównaniu ze swoim przodkiem miał on masywniejszą budowę i proporcjonalnie dłuższe kły.
W późniejszym plejstocenie Amerykę Północną zdominował trzeci gatunek: Smilodon fatalis. Jest to najlepiej poznany przedstawiciel machajrodontów. Znaleziono tysiące kości należących do setek osobników, zwłaszcza w Kalifornii, na sławnym Rancho La Brea. Gatunek ten zasiedlał obszary całej Ameryki Północnej na południe od stepów mamutowych oraz – co jest faktem mniej znanym – Amerykę Środkową i Południową na zachód od pasma Andów. Smilodon fatalis osiągał rozmiary zbliżone do dzisiejszego lwa afrykańskiego. Istnieją liczne przesłanki na temat trybu życia tych kotów. Szczątki wielu osobników w jednym miejscu sugerują możliwość istnienia u nich zachowań społecznych. Zaleczone złamania na niektórych kościach pozwalają przypuszczać, że ranne osobniki były karmione przez resztę grupy. Znaleziono kości gnykowe smilodonów, co udowadnia, że zdolne były do wydawania ryków – podobnie jak dzisiejsze wielkie kotowate. Jeżeli przesłanki sugerujące stadny tryb życia smilodonów okazałyby się prawdziwe, drapieżniki te mogłyby atakować nawet bardzo duże ssaki. Prawdopodobnie podstawą ich zdobyczy stanowiły liczne wówczas w Ameryce Północnej koniowate, bizony, wielbłądy, jelenie, być może również niektóre trąbowce i leniwce naziemne.