1929年冬天，考古学家开始在周口店挖掘，发现了距今约60万年前的一些完整的猿人头盖骨，定名北京猿人，也叫北京人头盖骨，后正式名称为"中国猿人北京种"，现在在科学上常称之为"北京直立人"，属旧石器时代。

1941年，北京人头盖骨被移交给即将离开北京撤回美国的美国海军陆战队。同年12月5日，该部队所乘火车驶往秦皇岛，但由于随后珍珠港事件爆发，日本军队俘虏了北京、天津等处的美国兵，北京人头盖骨从此下落不明。

北京市周口店附近的山区，自古就是一个有名的地方，因为这里盛产“龙骨”。最早大在宋代时代，周口店一带就有“龙骨”流传。人们把“龙骨”当作良药，把它研磨成粉末敷在伤口上，用于止痛和愈合伤口。龙骨主要产于附近的山上，所以人们就把这里的一座山称为龙骨山。

到了近世，人们发现所谓“龙骨”不过是古生物的骨骼化石，于是不少古生物学家和考古学家纷纷来到周口店地区，进行发掘和考察。

1926年，科学家在周口店发现了属于早期人类的两颗牙齿，北京科学界报道这一重要发现后，立即轰动了国内外。科学家决定把这两颗牙齿的主人命名为“北京人”。受发掘到两颗牙齿的鼓舞，大规模的考古发掘开始。

1927年，在中国地质调查所和协和医学院的主持下，周口店北京人遗址正式大规模发掘。第二年，两位年轻的考古学家杨钟健和裴文中参加了周口店的发掘工作，仅用了一年时间，他们就发现了北京人的第一个头盖骨化石，后来又陆续发现了5个比较完整的头盖骨和200多块骨化石，还有大量打制石器，动物化石和灰烬。

北京人遗址及化石的发现，是世界古人类学研究史上的大事。迄今为止，还没有哪一个古人类遗址像周口店北京人遗址这样拥有如此众多的古人类、古文化、古动物化石和其它资料。北京人化石就成为世界科学界众所瞩目的稀世瑰宝。“北京人”虽然不是最早的人类，但作为从猿到人的中间环节的代表，被称为“古人类全部历史中最有意义最动人的发现”，因此，“北京人头盖骨”的珍贵可想而知。