距今300万年～400万年，在东非大裂谷一带生活着种类繁多的南方古猿，他们是目前已知的最早的类人动物。
大概在250万年前，南方古猿中的一支进化成了能人，脑量明显增大，学会了制造工具，从此踏上了向人进化的历程。大约在200万年前，能人进化成了直立人。直立人非常强壮，他们身材高大、体格结实、肌肉发达，即便今天最优秀的摔跤手也不是一般直立人的对手。他们的脑量达到了900毫升，比现代人的平均1350毫升要小，但比南方古猿的要大的多。直立人又经历了100万年的进化，变成了早期智人（又称远古智人）。在世界各地发现的早期智人有很大差别，但都有两个共同特点：比直立人进步，例如脑量较大，在1300毫升以上；又比智人（现代人）原始，头骨较厚且骨骼粗壮。
早期智人中，发现化石最早、也最丰富的是尼安德特人。尼安德特人是人类历史上一个重要的发展阶段。在非洲、亚洲、欧洲的广大地区都发现过尼安德特人的化石和他们制造的工具。这说明，在人类历史长河的某个阶段，地球曾经是他们的天下。
1856年，在德国杜塞尔多夫城附近的尼安德特河谷的一个山洞里，人们发现了一个成年男性的颅顶骨和一些肢骨化石，尼安德特人由此得名。后来，又发现了大量尼安德特人的化石，许多都是在洞穴堆积物中发现的，因为在这种环境中骨骼易于保存。尼安德特人化石的年代最早可达20万年左右，最晚则在4万年左右。这些化石表明，尼安德特人分布很广，欧洲的大部分地区和中东的部分地区都曾有尼安德特人在活动。
在我国的陕西、辽宁、广东等地都发现了早期智人的化石。在印度尼西亚梭罗河沿岸的昂栋发现的12个头盖骨，后定名为昂栋人，也叫梭罗人，有人把他归入早期智人的行列，也有人认为他是从直立人到早期智人的过渡类型。
早期智人制作石器的技术有了更进一步的发展，普遍都能用火，可能还会自己取火。这时期的人类已经开始有埋葬死者的习俗，在西欧曾发现最早的墓葬。
比早期智人更晚的人类是晚期智人。从解剖结构上看，晚期智人就是现代人。在世界各地发现的大量的晚期智人化石和生活遗迹表明，晚期智人使用的工具有了重大改进，埋葬死者的习俗更隆重，居住的条件更完善。特别重要的是他们的艺术有了很大发展，出现各种各样的形式，如绘画、雕刻等。而作品的主要内容以他们所狩猎的和赖以为生的动物为对象，如驯鹿、野牛、马、鹿、熊、犀牛、象和野猪等。同时，第一次出现了没有实用功能的艺术品，如用象牙、贝壳、煤块和各种石块制成的装饰品等。
然而在发现了大量早期智人和晚期智人化石之后，人们自然会想到：晚期智人是由早期智人进化而来的吗？这个问题非常重要，因为它关系到我们自己（也就是晚期智人）从哪里来的问题。有的人类学家认为，各地的早期智人独立地进化成了当地的晚期智人（现代人）。也就是说，欧洲的尼安德特人进化成了以后的克罗马农人（现代欧洲人的祖先）；中国的大荔人、金牛山人、马坝人（都是我国境内的早期智人）进化成了柳江人、贵阳人、山顶洞人、河套人（都是我国境内的晚期智人）等等。这种观点称为多地区进化假说。
这种观点要求一个地区的各种人类化石在解剖结构上具有连续性。从中国发现的人类化石来说，从直立人到现代人，可以看到明显的形态上的连续性。不仅头骨形状、尺寸和厚度的变化符合于总的人类进化的规律，而且许多特殊性状也有着明显的连续性。例如前突的颧骨，上颌骨突根部的下缘接近于水平位，低陷的鼻梁和眉间区，额鼻缝与额上颌缝成平缓的曲线，头骨有矢状脊，印加骨的出现率和第三臼齿先天性缺失的百分率特大等等。这些性状从北京猿人等直立人直到现代人都保持着，因此中国发现的人类化石，支持现代人的多地区起源说。
但目前在国外，很多古人类学家支持另外一种假说：第一批现代人大约于20万年前出现在非洲撒哈拉沙漠以南的地区，他们向各地迁移，逐渐散布到其他地方，替代了那里已经存在的人群（主要是早期智人）。这一假说曾被称为“诺亚方舟假说”、“伊甸园假说”或“出自非洲说”。也就是说，曾经存在于世界各地的早期智人都灭绝了，现代地球上的所有人都是20万年前非洲某个部落的后裔。
在各地发现的化石也基本上支持“来自非洲说”。如果多地区进化假说是正确的，那么各地区最早出现的现代人（晚期智人）化石应大致在同一个年代。但实际上，最早的现代人化石基本出现在非洲（早于10万年），欧洲的现代人化石一般晚于5万年，亚洲东部和北部的现代人化石年代与此相当。中东也发现了早于10万年前的现代人化石，但大多数古人类学家全面衡量各种依据，还是倾向于认为现代人起源于撒哈拉沙漠以南的非洲。
我们现代人在遗传结构上是一致的，尽管有黄种人、白种人、黑种人之分，但差别是微小的，各人种之间的婚配不成问题。如果多地区进化说是正确的，那么在世界各地的直立人与直立人之间、远古智人与远古智人之间，必须保持地理上的频繁接触，否则他们不会进化成现在的同一物种。可是要在这么长时间（200万年）内、这么广泛的范围内（欧亚大陆、非洲大陆和部分太平洋岛屿）保持基因交流而不中断，几乎是不可能的。要知道，石器时代的人没有任何交通工具，而地理上的艰难险阻并不比现代更少。
所以，现代人究竟是怎样取代远古智人的还是一个谜。
神秘的尼安德特人
从1856年最早的尼安德特人被发现以来的一百多年，尼安德特人的形象一直被描绘成迟钝的、弯腰曲背的“笨伯”，是明显的进化上的失败者。20世纪50年代以后，新的研究改变了尼安德特人的形象。尼安德特人不再是双腿弯曲、两眼呆呆地向前凝视的模样，而是腰杆挺直、眼神专注的形态，尽管他们的面部和我们有所不同。
尼安德特人在进化上有了很大的进步，他们制造的工具已经相当精致。他们的石器，石片很薄，刃口锋利。有些尼安德特人居于洞穴，但并非全部如此。其他的扎营而居，或挖掘洞穴、壕沟藏身，或搜集石头筑成简陋围墙，而且往往选择靠近动物移徙的路线营造居所，确保充足的肉食供应。此外，他们还诱捕雀鸟和捕鱼。北京猿人只会用火，借火，存火；而尼安德特人则学会了人工取火，用火的能力有了一个飞跃。尼安德特人还进行了大规模的狩猎活动，利用悬崖把千百匹野马赶入绝地。更可贵的是，尼安德特人学会了埋葬，学会了照顾自己的同伴。在罗马附近的一个山洞里，有个尼安德特人的头下放着石器，在他的周围整齐地排列着74件石器工具，身上还有红色的氧化铁粉。很显然，这是有意安葬的，其意义似乎表示，希望死者能恢复生命的活力，到新的世界里继续使用陪葬的工具。
最近的考古记录表明，现代人曾和尼安德特人在欧洲共同生活了相当长一段时间，现代人从东到西横扫整个欧洲，逐步取代了尼安德特人。最后完全取代发生于大约3．3万年前欧洲最西边的地方。
那么，取代究竟是如何发生的呢？
一、灭绝说。尼安德特人在生存斗争中的落后性使他们在进化中被灭绝了。灭绝的直接原因有语言落后说和人种退化说。前者是由美国布朗大学的语言学家菲利普·利伯曼和耶鲁大学医学院的解剖学家埃德蒙·克里林提出的。他们根据尼安德特人的头骨及声道的特点，利用计算机测定尼安德特人的发音能力，认为尼安德特人是单道共鸣系统，发音能力很低，影响了思想交流和种群的进步，因而发展滞缓，在生存斗争中处于劣势，终于被灭绝淘汰。还有人认为，尼安德特人生活在小群体内，实行群内通婚。由于近亲交配，影响了人的质量，导致人种的逐渐退化，在狩猎、御敌中处于不利地位，终于灭绝。
二、融化说。这一种观点认为，尼安德特人横跨欧亚非三洲，数量一定很可观。智人兴旺时，人数很有限，不可能把全世界的尼安德特人全部消灭，他们很可能与尼安德特人通婚，生下进步的杂交后代，尼安德特人的基因融化在智人中，现代人的身上也保存着尼安德特人的某些基因。
三、退居荒野说。持这一说的人认为，不管用哪一种进化规律和方式去看尼安德特人，不管什么样的社会历史，尼安德特人都不可能在相当短的时期内消失。因此，更有才能的工具制造者智人取代了尼安德特人的地位后，尼安德特人退居荒野，不得不逐渐依靠兽性的力量来维持生存。
四、屠杀说。屠杀是一种非常常见的方式，就像欧洲人到达美洲后对印第安人的屠杀，到达澳洲后对澳洲土著人的屠杀。那么，取代尼安德特人是不是也是这样的过程？对此，古人类学家没有证据，他们便开始寻找别的解释。一位名叫埃兹拉·朱布罗的人类学家发展出一种互相影响的计算机模式，其中一个群体对另一个群体具有稍大的竞争优势。他用这样的模式判断一个占优势的群体需要什么样的有利条件才能很快取代另一个群体。答案完全叫人想不到：一个群体只要具有2％的优势就能导致在1000年内消灭另一个群体。
所以，尼安德特人的来龙去脉仍然是人类历史上朦胧的一章，也许随着分子遗传学和考古学的发展，才可能对尼安德特人的归宿有一个比较清楚的解释。