היסטוריה של חקר מוצא האדם
המאה ה-20: עדויות המאובנים למוצא האדם

התחום המדעי העוסק בחקר מאובנים נקרא פלאונטולוגיה, והענף שלו המתרכז במאובני משפחת האדם נקרא פלאואנתרופולוגיה. בימיו של דרווין כבר התגלו באירופה כמה שלדים מאובנים של אדם ניאנדרטלי, אבל לא היה ברור אם הם מין נפרד מן האדם, בין השאר בשל מוחם, הדומה בגודלו למוח אדם מודרני. החוקר הראשון אשר ערך חפירה מכוונת במטרה למצוא מאובנים המאששים את תאורית האבולוציה למוצא האדם היה הרופא והאנטומאי ההולנדי אז'ן דובואה (אנ'), אשר בשנת 1891 גילה מאובני הומו ארקטוס באי ג'אווה שבדרום-מזרח אסיה. מאובנים אלו היו דוגמה מובהקת ראשונה של מאובני המעבר שחזה דרווין, משום שמוחם (הניתן למדידה על-פי הנפח הפנימי של חלל הגולגולת) קטן ממוח אדם אך גדול ממוחם של קופי אדם.
ההתפתחויות החשובות ביותר בתחום זה במאה ה-20 היו גילוי מאובני האוסטרלופיתקנים ומינים קדומים של סוג האדם במזרח אפריקה ובדרומה, על ידי פלאואנתרופולוגים כריימונד דארט, רוברט ברום, משפחת ליקי, דונלד ג'והנסון וטים וייט. תגליות אלו ביססו את מוצאה האפריקני של משפחת האדם ואת העלייה ההדרגתית שחלה בנפח המוח במשך שלושה מיליון השנים האחרונות. עד היום נתגלו בהערכה זהירה כמה אלפי מאובנים ממשפחת האדם – רובם שיניים, שברי עצם קטנים וכיוצא בזה, אך כמה מאות מתוכם מהוות גולגולות שלמות למדי, ואף מספר שלדים מושלמים כמעט לגמרי. ממצאים אלו מסווגים כיום לכ-10 עד 25 מינים נכחדים של הומינידים.[דרושה הבהרה] סיבת ההבדל היא הסיווגים השונים של אותם מאובנים על פי טקסונומים "אחדנים" (lumpers) ו"פצלנים" (splitters). בין שהסיווג נעשה על פי הגישה האחדנית או הפצלנית, נראה כי קצב הגילוי של מיני הומינידים מאובנים הולך ומואץ עם השנים, קרוב לוודאי כתוצאה משיכלול שיטות החיפוש, ובעשרות השנים האחרונות הוא עומד על כשלושה עד שישה מינים חדשים בכל עשור, האחרון שבהם (אוסטרלופיתקוס סדיבה) באפריל 2010.[דרושה הבהרה]
תחום מחקר שלם בגאולוגיה, טפונומיה, פותח להבנת הדרכים שבהן נוצרים, מצטברים ומשתמרים מאובנים. מאז סוף המאה ה-19, ידע גאולוגי ומיפוי שכבות וסֶדימֶנטים (משקעים) מסייע רבות לתיארוך תקופתם של מאובנים, הן באופן יחסי (כלומר מי מהם מאוחר מן האחר) והן באופן מוחלט (כלומר קביעת הגיל בשנים). מאז שנות השישים מתחוללת מהפכה בתחום זה הודות למספר שיטות פיזיקליות של תיארוך, שמהן נפוצות כיום בעיקר שיטות רדיומטריות, המתבססות על קצב ההתפרקות של איזוטופים רדיואקטיבים שונים, ושיטות פלאומגנטיות, המתבססות על השינויים שחלו במהלך העידנים בכיוון השדה המגנטי של כדור הארץ. כיום משתדלים פלאואנתרופולוגים לתארך כל ממצא מאובן או ארכאולוגי במספר שיטות בלתי תלויות, במטרה לקבל תוצאות אמינות ככל האפשר. מתיארוכים אלו עולה שתהליך האבולוציה של האדם מקופי אדם קדומים התרחש בשבעה מיליון השנים האחרונות לכל הפחות, במהלך התקופות הגאולוגיות של המיוקן, הפליוקן, הפלייסטוקן וההולוקן.
עדויות ארכאולוגיות למוצא האדם, בעיקר של כלי אבן מסותתים וכן של כלים מחומרים אחרים, כמו קרן ועצם, נפוצות הרבה יותר מאשר עדויות מאובנים. זאת משום שלכל אדם קדום היה שלד אחד בלבד, שהתאבן והשתמר רק במקרים נדירים ביותר, אבל בימי חייו הוא ייצר בממוצע כלי אבן רבים, שעשויים היו להשתמר ללא קושי במשך מיליוני שנים. אבני היד המסותתות הראשונות תוארו על ידי החוקר האנגלי ג'ון פרר עוד בשנת 1800, והחל מסוף המאה ה-19 קיבלה הקהילה המדעית את הדעה שכלים אלו יוצרו בחלקם על ידי בני אדם קדמונים. כיום מוכרות היטב מספר תרבויות של ייצור כלים מן התקופה שבמינוח הארכאולוגי נקראת תקופת האבן – החל מן הפרימיטיביות ביותר בתקופה הפלאוליתית התחתונה, כמו התעשייה האולדובאית והתעשייה האשלית, וכלה במפותחות יותר כמו התרבות המוסטרית ותרבויות רבות של התקופה הפלאוליתית העליונה. כלי האבן המסותתים הקדומים ביותר שהתגלו מתוארכים לגיל של כ-2.6 מיליון שנה לפני זמננו.
במקביל למחקר פלאונטולוגי וארכאולוגי התפתח במאה ה-20 המחקר הפרימטולוגי של מיני קופים החיים כיום. החל משנות השישים חקרה ג'יין גודול שימפנזים בבית הגידול הטבעי שלהם ביער הגשם האפריקני, וגילתה אצלם צורות התנהגות שקודם לכן נחשבו ייחודיות לאדם מבין כל הפרימטים, כמו ציד משותף, שימוש בכלים שונים ואף ייצור פרימיטיבי של כלים. יכולות נוספות התגלו מאז אצל שימפנזים במקומות אחרים ואצל מספר מיני קופי אדם וקופים אחרים. מחקרים בקופי אדם בשִבְיָה גילו יכולות קוגניטיביות מתקדמות כגון שימוש בשפות סימבוליות, יכולות מתמטיות ואף זיהוי עצמי במראה (מבחן המראה), הנחשב על ידי חוקרים מסוימים כראיה למודעות עצמית. מחקרים אלו חיזקו את ההבנה כי הפער בין קופי האדם לאדם קטן בהרבה ממה שהיה נהוג לחשוב. באותה תקופה החלו אנתרופולוגים לחקור את התרבויות של ציידים-לקטים ששרדו כיום במקומות נידחים בעולם. תחומי הפרימטולוגיה והאנתרופולוגיה מסייעים בין השאר להבנה טובה יותר של ממצאי המאובנים.
ג'יין גודול, מגלה ציד ושימוש בכלים על ידי שימפנזים בטבע, 1964
דון ג'והנסון, מגלה מאובני אוסטרלופיתקוס אפרנסיס, 1974
פרנסיס קולינס, מנהל פרויקט מיפוי גנום האדם, 2000