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。