古人类学的研究显示，在一二千万年前，旧大陆的居民多种古猿。最早被认为属于人类进化系统的化石，是生活在四百万至一百万年前的南方古猿。人类从古猿进化而来，是猿类的一个独立分支，这一过程跨越了漫长的岁月。
关于人类直接祖先的身份，以及何时何地开始从猿向人的转变，目前仍是未解之谜。自二十世纪六十年代中期起，古人类学界普遍将腊玛古猿视为最早的人属代表。腊玛古猿的化石最初于1932年在印度发现，1934年正式命名。随后，在全球多个地区发现了类似化石，被归入腊玛古猿类。腊玛古猿的年代定在了一千四百万年前，一度被认为是人类起源的时间下限。
然而，后来的分子人类学研究指出，人类从猿类分离出来的时间较晚，不超过一千万年前；腊玛古猿的年代因此被认为过早。此外，腊玛古猿与另一种猿类西瓦古猿在形态上几乎无异，且后者命名更早，依照国际动物命名法则，腊玛古猿的名称被取消，并入西瓦古猿。
在中国的云南，发现了大约八百万年的禄丰古猿化石，这种化石与非洲大猿和南方古猿有相似之处，可能是接近人类远祖的一种类型。但也有观点认为，东非的肯尼亚古猿或希腊的奥兰诺古猿可能更接近人类祖先。
南方古猿，生活在七百万至四百万年前，是已知最早的人类祖先。虽然仍被称为猿，但它们已经展现出人类特征，如两足直立行走。南方古猿的脑容量超过现代大猿，脑结构也基本属于人类。
继南方古猿之后，能人出现在大约两百三十万至一百八十万年前，分布在东非和南非。能人已经能够制作石器，创造的文化被称为奥杜韦文化。
直立人阶段以大约一百八十万至二十万年前的人类为代表，他们创造了旧石器时代早期的文化。直立人的化石最早在印度尼西亚的爪哇发现。直立人类型化石的地点现已遍布亚洲、欧洲、非洲。
在直立人与智人之间，古人类学上的重要发现是在亚洲、非洲、欧洲都出土了过渡类型的化石。在亚洲有辽宁营口发现的金牛山人头骨；在非洲有摩洛哥的萨莱头骨和埃塞俄比亚北部的博多头骨；在欧洲有希腊的佩特拉洛纳头骨及后来的阿拉果人头骨。
智人阶段是人类进化的最近阶段，包括现代人。可分为早期智人和晚期智人，早期智人生活在距今约二十五万至四万年前，是旧石器时代中期的古人类。晚期智人在解剖结构上属于现代人，大约在四五万年前出现。在晚期智人阶段，人类分布范围扩大至澳洲和美洲。
通过现有的化石发现，我们可以追溯人类进化的各个阶段，从晚期智人、早期智人、直立人、能人，一直追溯到南方古猿。而比南方古猿更早、形态更原始的人类早期代表，目前仍在探索之中。
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