Forskare har grävt fram tusentals fossila exemplar som representerar medlemmar av den mänskliga familjen. Ett stort antal av dessa kan inte hänföras till den moderna människoarten Homo sapiens. De flesta av dessa exemplar har daterats väl, ofta med hjälp av radiometriska metoder. De avslöjar ett mycket förgrenat träd, där delar av det spårar en allmän evolutionär sekvens som leder från apliknande former till moderna människor.
Paleontologer har upptäckt många arter av utdöda apor i bergsskikt som är äldre än fyra miljoner år, men aldrig någon medlem av människofamiljen vid denna höga ålder. Australopithecus, vars tidigaste kända fossil är cirka fyra miljoner år gamla, är ett släkte med vissa drag som ligger närmare apor och andra som ligger närmare moderna människor. När det gäller hjärnstorlek var Australopithecus knappt mer avancerad än aporna. Ett antal kännetecken, däribland långa armar, korta ben, en mellanliggande tåstruktur och kännetecken på den övre extremiteten, tyder på att medlemmarna av denna art tillbringade en del av tiden i träd. Men de gick också upprätt på marken, som människor. Spår från Australopithecus har upptäckts, vackert bevarade tillsammans med spår från andra utdöda djur, i härdad vulkanisk aska. De flesta av våra förfäder från Australopithecus dog ut för nära två och en halv miljon år sedan, medan andra arter av Australopithecus, som befann sig på sidogrenar av människoträdet, överlevde tillsammans med mer avancerade hominider i ytterligare en miljon år.
De tydliga benen från den äldsta arten av människosläktet, Homo, går tillbaka till bergsformationer som är cirka 2,4 miljoner år gamla. Fysiska antropologer är överens om attHomo utvecklats från en av arterna av Australopithecus. För två miljoner år sedan hade de tidiga medlemmarna av Homo en genomsnittlig hjärnstorlek som var en och en halv gång större än hos Australopithecus, även om den fortfarande var betydligt mindre än hos moderna människor. Formen på bäcken- och benbenen tyder på att dessa tidiga Homo inte var deltidsklättrare somAustralopithecus utan gick och sprang på långa ben, som moderna människor gör. Precis som Australopithecus uppvisade ett komplex av apliknande, människoliknande och mellanliggande egenskaper, var tidiga Homo mellan Australopithecus och moderna människor i vissa avseenden, och nära moderna människor i andra avseenden. De tidigaste stenverktygen är praktiskt taget lika gamla som de tidigaste fossilerna av Homo. Tidig Homo, med sin större hjärna än Australopithecus, tillverkade stenverktyg.
Fossilregistret för intervallet mellan 2,4 miljoner år sedan och nutid omfattar skelettrester av flera arter som hänförs till släktet Homo. De nyare arterna hade större hjärnor än de äldre. Detta fossilregister är tillräckligt komplett för att visa att människosläktet först spreds från sin ursprungsort i Afrika till Europa och Asien för något mindre än två miljoner år sedan. Olika typer av stenverktyg är förknippade med olika populationer. Nyare arter med större hjärnor använde i allmänhet mer sofistikerade verktyg än äldre arter.
Molekylärbiologin har också gett starka bevis för det nära släktskapet mellan människor och apor. Analyser av många proteiner och gener har visat att människan är genetiskt lik schimpanser och gorillor och mindre lik orangutanger och andra primater.
DNA har till och med extraherats från ett välbevarat skelett av den utdöda mänskliga varelse som kallas neandertalare, en medlem av släktet Homo och som ofta betraktas antingen som en underart till Homo sapiens eller som en egen art. Tillämpning av den molekylära klockan, som använder sig av kända hastigheter för genetiska mutationer, tyder på att neandertals släktlinje skiljde sig från den moderna Homo sapiens för mindre än en halv miljon år sedan, vilket är helt förenligt med bevisen från fossilregistret.
Baserat på molekylära och genetiska data föredrar evolutionsforskare hypotesen att den moderna Homosapiens, individer som är mycket lika oss, utvecklades från mer arkaiska människor för cirka 100 000 till 150 000 år sedan. De tror också att denna övergång skedde i Afrika och att de moderna människorna sedan spreds till Asien, Europa och så småningom till Australasien och Amerika.
Upptäckter av hominidramavfall under de senaste tre decennierna i Öst- och Sydafrika, Mellanöstern och på andra ställen har i kombination med framstegen inom molekylärbiologin gett upphov till en ny disciplin – den molekylära paleoantropologin. Detta undersökningsområde ger ett ständigt växande antal bevis för ett genetiskt släktskap mellan människan och de afrikanska aporna.
Opinionsundersökningar visar att många människor tror att gudomligt ingripande aktivt har styrt människans utveckling. Vetenskapen kan inte uttala sig om den roll som övernaturliga krafter kan spela i mänskliga angelägenheter. Men vetenskapliga undersökningar har lett till slutsatsen att samma krafter som är ansvariga för utvecklingen av alla andra livsformer på jorden kan förklara människans utveckling.