Wissenschaftler haben Tausende von fossilen Exemplaren von Mitgliedern der menschlichen Familie gefunden. Eine große Anzahl davon kann nicht der modernen menschlichen Spezies Homo sapiens zugeordnet werden. Die meisten dieser Exemplare wurden gut datiert, oft mit Hilfe radiometrischer Verfahren. Sie zeigen einen weit verzweigten Stammbaum, dessen Teile eine allgemeine evolutionäre Abfolge aufzeigen, die von affenähnlichen Formen zum modernen Menschen führt.
Paläontologen haben in Gesteinsschichten, die älter als vier Millionen Jahre sind, zahlreiche Arten von ausgestorbenen Affen entdeckt, aber nie ein Mitglied der menschlichen Familie in diesem hohen Alter. Australopithecus, dessen früheste bekannte Fossilien etwa vier Millionen Jahre alt sind, ist eine Gattung mit einigen Merkmalen, die den Affen und einigen, die dem modernen Menschen ähneln. In Bezug auf die Gehirngröße war Australopithecus kaum weiter entwickelt als die Affen. Eine Reihe von Merkmalen, darunter lange Arme, kurze Beine, eine Zwischenzehenstruktur und Merkmale der oberen Gliedmaßen, deuten darauf hin, dass die Mitglieder dieser Gattung einen Teil der Zeit auf Bäumen verbrachten. Sie gingen aber auch aufrecht auf dem Boden, wie der Mensch. Zweibeinige Spuren von Australopithecus wurden in gehärteter Vulkanasche entdeckt und sind zusammen mit denen anderer ausgestorbener Tiere gut erhalten. Die meisten unserer Australopithecus-Vorfahren starben vor etwa zweieinhalb Millionen Jahren aus, während andere Australopithecus-Arten, die zu den Seitenästen des menschlichen Stammbaums gehörten, zusammen mit fortgeschritteneren Hominiden noch eine weitere Million Jahre überlebten.
Markante Knochen der ältesten Art der menschlichen Gattung, Homo, stammen aus etwa 2,4 Millionen Jahre alten Gesteinsschichten. Anthropologen sind sich einig, dass sich Homo aus einer der Australopithecus-Arten entwickelt hat. Vor zwei Millionen Jahren hatten die frühen Mitglieder von Homo eine durchschnittliche Gehirngröße, die anderthalb Mal so groß war wie die von Australopithecus, aber immer noch deutlich kleiner als die des modernen Menschen. Die Form der Becken- und Beinknochen deutet darauf hin, dass diese frühen Homo keine Teilzeitkletterer wie Australopithecus waren, sondern auf langen Beinen gingen und liefen, wie es moderne Menschen tun. Ebenso wie Australopithecus einen Komplex aus affenähnlichen, menschenähnlichen und dazwischen liegenden Merkmalen aufwies, war der frühe Homo in einigen Merkmalen zwischen Australopithecus und modernen Menschen angesiedelt und in anderen Aspekten dem modernen Menschen sehr ähnlich. Die frühesten Steinwerkzeuge sind praktisch gleich alt wie die frühesten Fossilien von Homo. Der frühe Homo, dessen Gehirn größer ist als das von Australopithecus, stellte Steinwerkzeuge her.
Der Fossilnachweis für den Zeitraum zwischen 2,4 Millionen Jahren vor heute und heute umfasst die Skelettreste mehrerer Arten, die der Gattung Homo zugeordnet werden. Die jüngeren Arten hatten größere Gehirne als die älteren. Diese Fossilien reichen aus, um zu zeigen, dass sich die Gattung Mensch vor etwas weniger als zwei Millionen Jahren von ihrem Ursprungsort in Afrika nach Europa und Asien ausgebreitet hat. Verschiedene Arten von Steinwerkzeugen werden mit unterschiedlichen Populationen in Verbindung gebracht. Jüngere Arten mit größeren Gehirnen benutzten im Allgemeinen ausgefeiltere Werkzeuge als ältere Arten.
Auch die Molekularbiologie hat deutliche Beweise für die enge Verwandtschaft zwischen Menschen und Menschenaffen geliefert. Die Analyse vieler Proteine und Gene hat gezeigt, dass der Mensch genetisch den Schimpansen und Gorillas ähnlich ist und weniger den Orang-Utans und anderen Primaten.
DNA wurde sogar aus einem gut erhaltenen Skelett des ausgestorbenen menschlichen Wesens extrahiert, das als Neandertaler bekannt ist, ein Mitglied der Gattung Homo, das oft entweder als Unterart des Homo sapiens oder als eigenständige Art betrachtet wird. Die Anwendung der molekularen Uhr, die die bekannten genetischen Mutationsraten nutzt, legt nahe, dass sich die Abstammungslinie des Neandertalers von der des modernen Homo sapiens vor weniger als einer halben Million Jahren trennte, was mit den Beweisen aus dem Fossilprotokoll durchaus vereinbar ist.
Auf der Grundlage molekularer und genetischer Daten favorisieren Evolutionisten die Hypothese, dass sich der moderne Homo sapiens, der uns sehr ähnlich ist, vor etwa 100.000 bis 150.000 Jahren aus einem Archaichumanen entwickelt hat. Sie glauben auch, dass dieser Übergang in Afrika stattfand und sich der moderne Mensch dann nach Asien, Europa und schließlich nach Australasien und Amerika ausbreitete.
Entdeckungen von Hominidenresten in den letzten drei Jahrzehnten in Ost- und Südafrika, im Nahen Osten und anderswo haben in Verbindung mit Fortschritten in der Molekularbiologie eine neue Disziplin begründet – die molekulare Paläoanthropologie. Dieses Forschungsgebiet liefert immer mehr Beweise für eine genetische Verwandtschaft zwischen dem Menschen und den afrikanischen Menschenaffen.
Meinungsumfragen zeigen, dass viele Menschen glauben, dass göttliches Eingreifen die Entwicklung des Menschen aktiv gesteuert hat. Die Wissenschaft kann sich nicht zu der Rolle äußern, die übernatürliche Kräfte in menschlichen Angelegenheiten spielen könnten. Wissenschaftliche Untersuchungen sind jedoch zu dem Schluss gekommen, dass dieselben Kräfte, die für die Entwicklung aller anderen Lebensformen auf der Erde verantwortlich sind, auch für die Entwicklung des Menschen verantwortlich sein können.