在北京西南郊五十公裏的地方，有一個普普通通的小村鎮叫周口店。人們正是在龍骨山北坡的一個大岩洞裏發現了舉世矚目的北京人頭骨化石，位居於此的周口店也因此聞名於世。
從地理上說，周口店正好處在山區和平原銜接的過渡地帶，它的東南麵是一望無際、微向東南傾斜的華北大平原，西、北兩麵是山巒重疊、連綿起伏的北京西山——磁行山山脈的一部分。周口店周圍的地層出露狀況很好，特別是上新世和更新世的堆積物相當齊全，一向是地質學家心馳神往的地方。這裏的石灰岩一般很厚，且多被帶酸性的水所溶解，特別在斷裂很多的地方更容易為地下水所穿通，因而形成了許多天然洞穴和裂隙，常常會成為埋藏動物化石的巨大倉庫和人類生活的理想場所。
周口店北京人遺址的發現是非常偶然的。1914年初，瑞典著名地質學家安特生接受中國政府的聘請，來華擔任礦政顧問。安特生愛好廣泛，學識淵博，不但是一位享有盛名的學者，還是一位出色的探險家。他來華後，非常關心中國各地的“龍骨”(即動物骨骼的化石)。1918年2月的一天，他偶然聽說周口店附近一個叫龍骨山的地方有“龍骨”和石灰岩洞穴，於是隻身前往。對一小塊遭到破壞的含化石的堆積物進行了小規模發掘，僅找到兩個種的齧齒類和一個種的食肉類化石，收獲不大。此後的1921年和1923年由外國學者單方麵對另一地點又作了兩次小規模的調查和試掘，發現了更多種動物化石，但沒有達到尋找人類遠古祖先遺骸的預期目的。
直到1926年夏，外國學者整理那一批化石標本時認出了一顆明確的人牙後，才再次引起了中外學者的廣泛興趣。1927年，由代表中外雙方的中國地質調查研究所和北京協和醫學院共同簽署了係統發掘周口店的協議，經費由洛克菲勒基金會提供。在當時的特定條件下，這一協議既堅持了維護國家權益的原則，又尊重了外國學者的學術專長，使合作項目得以順利進行。
1927年，在周口店第一地點中段進行了係統的大規模的發掘。挖掘深度近二十米，挖出的堆積物約三千立方米，獲得動物化石標本五百箱，特別是找到了一顆保存完好的人牙化石，可謂是旗開得勝。接著1928年的工作班子增加了中國學者楊鍾健和裴文中，發掘麵選在前一年的東部。發掘的堆積物二千八百立方米，得材料五百七十五箱，又發現了一件少年女性右下頜骨和一件成年人的保存有三顆完整臼齒的下頜骨，使去年根據一個單牙建立起來的“北京人”這個新屬得到了更加充分的證據。
1929年，一顆沉睡在地下幾十萬年的完整的北京人頭蓋骨終於重見天日，這個消息震驚了全世界。事情發生於1929年12月2日下午四點多鍾，當時已經日落西山，北風又不斷吹來，人人都感到寒意，但考古發掘工作仍在一個洞穴中緊張地進行著。天色越來越暗，人們點起蠟燭繼續幹。忽然有人大聲叫了起來：“這是什麽?人頭!”話音剛剛出口，許多人就圍攏過來。這是大家盼望已久的東西，今天終於被找到了。主持發掘的裴文中先生考慮良久，最後才決定當天晚上親手把它取出來。一時間，這個消息成了當時的爆炸性新聞，成為北京城裏街頭巷尾談論的熱點話題。
以後的發掘取得了更為豐碩的成果。除發現用火證據、大量的石器和動物化石外，還發掘到了更多的人類化石材料。僅1936年11月間，賈蘭坡就發現了相當完整的三個北京人頭蓋骨，再次引起廣泛的轟動。
處於“從猿到人”進化轉變過程中且更具人的性質的北京人化石的出土，是一個震驚世界的重大發現。然而，令人十分痛心的是，所有二三十年代發現的北京人化石，均於1941年的太平洋戰爭中在美國人手中失蹤，至今不知去向，成為一個不解之謎，令每一個中國人為之遺憾。
周口店北京人遺址發現的化石，包括人類化石和一些靈長類化石，出土後一直保存在北京協和醫院底層的保險櫃內。1941年，由於日美關係日趨緊張，在北京的美國僑民紛紛回國，出於對北京人化石的安全考慮，有關方麵在十一月初準備將其運往美國。化石分裝在兩個木箱內，於12月5日用專列從北京運往秦皇島，打算送上預定於12月8日抵達秦皇島的美國定期航輪哈裏遜總統號。但由於日軍迅速占領了美國機構，專用列車在秦皇島被截，哈裏遜總統號也未能抵達。從此，包括頭蓋骨在內的北京人化石下落不明。北京人遺址中出土的化石遺失清單包括北京人化石、山頂洞人化石及部分靈長類動物化石，這些化石分裝在兩個大白木箱子內。
在遺失清單中北京人化石共計有：北京人牙齒七十四小盒，北京人牙齒五大盒，北京人殘股骨九件，北京人上臂骨兩件，北京人工凳骨三件，北京人鎖骨一件，北京人腕骨一件，北京人鼻骨一件，北京人齶骨一件，北京人第一脊椎骨一件，北京人頭骨片十五件，北京人頭骨片一盒，北京人殘下頜骨十三件，北京人頭蓋骨十三件，從E地發現的北京人頭骨，從D地發現的北京人頭骨。
曾有許多人為尋找北京人化石的下落而四處奔波，但均無結果。1972年，有一位名叫詹姆斯的美國商人懸賞五千美元給能提供北京人化石下落消息的人。當時紐約有位老太太聲稱其丈夫從中國帶回一箱化石，並索價五十萬美元，但從她提供的實物照片看，它們並不是北京人化石。這些無價的北京人化石究竟在哪裏，至今仍下落不明。
北京人生活的周口店第一地點的洞穴很大。東西長一百四十多米，寬度兩至四十米不等，在洞的中部又向南北各伸出一個裂隙，經常出入的洞口估計在岩洞的東頭。當北京人最初在這裏居住生活的時候，洞裏絕大部分還比較空曠。長年累月的風雨給山洞帶進了大量的土沙，再加上洞壁、洞頂塌落下來的大量石塊，以及北京人的生活垃圾、死亡動物的骨骼，結果山洞就一層疊一層地一直堆到了四十米高的頂部。從下到上的堆積可分十三個層次，年代跨度從距今七十萬年到二十多萬年，而北京人頭骨則處在距今四十至五十萬年的地層中。
迄今為止，在洞穴中發現的全部北京人的化石，有完整及比較完整的頭蓋骨六個、頭骨破片十二件、下頜骨十五件、牙齒一百五十七顆、股骨斷片七件、脛骨一件、肱骨三件、鎖骨一件，大約包括四十多個個體的骨骼。如此豐富的人類化石在世界範圍內是前所未見的。
我們今天見到的周口店周圍的環境和北京人居住的時候相比，已經發生了很大的改變。從前的龍骨山和它西邊的小山頭是相連的，由於年年歲歲不斷被雨水衝刷，才逐漸隔開，成了孤立的小山頭。周口店與龍骨山之間的小河，從前比現在寬得多，甚至連整個周口店都位於古老的河床之內。在周口店村東太平山的西城下，和龍骨山以北升平山的東南山腳下，都還保留著原來的河沙和大大小小的礫石。東南麵是一望無際的平原。遠在數十萬年前的周口店附近一帶，還應有湖泊和沼澤地。
如果我們把發掘和觀察到的各種資料、信息綜合起來，那麽遠在數十萬年前的周口店就會在我們麵前展現這樣一幅圖景：
河流或湖沼的岸邊長滿了各種水草，並有一株一株的柳樹點綴其間。水獺、水牛、水龜、河狸在水裏棲息，大象也偶爾到河邊來喝水。皮膚厚韌的犀牛有時安詳地在濕地裏走來走去，大概由於它的性情凶暴，有許多獸類看到它就遠遠地避開了。
砸器、刮削器和石薄尖狀器，表現出早期石器加工較粗糙的特點。
在遼闊的平原上，遍地生長著雜草，其中容易見到的有百合、鹿蹄草、薔薇和蒿，成群高大的野馬和溫良的鹿類往返奔馳或互相追逐著。
西北方的高山區生長著濃密的森林，有常綠的油鬆和柏樹，落葉的樺樹、櫟樹、榆樹，以及各種各樣的幹、鮮果樹。在離龍骨山不遠的地方，還有很多長著味道鮮美的小球形果肉的樸樹和開小紫花的紫荊。根據古植物學家和古動物學家的研究，北京人在周口店居住生活期間，氣候有從涼爽到溫暖，從溫暖到涼爽的現象，但大部分時期的正常氣候和現在沒有很大差異。森林裏的鳥兒在歌唱，獼猴在樹上跳來跳去，但這種平靜的氣氛，不時被虎豹這類的猛獸為了追趕喜歡跳躍的羚羊或善跑的斑鹿所衝破。
正是在這樣天然平靜、艱苦危險的自然環境中，北京人一代又一代地頑強生存著。他們用礫石製造簡單古樸的生產工具，加工各種木器和骨角器；他們精心地維護著火種，用來照明取暖、燒食物、嚇跑野獸。為了填飽肚子，他們四處流動，采集著各種根莖果塊；有時成群結隊地捕獵凶猛高大的野獸；有時用木棒和骨棒扒開鼠洞，捕獲成窩的小老鼠；也有時兩手空空或收獲甚少，隻能忍饑挨餓。在漫長的歲月中，他們靠著辛勤的勞動和智慧，戰勝了重重困難和災害，撫育了生命，延續了後代。
由北京人的遺骨可以推測他們的外貌。北京人頭骨的特征是前額低平，眼眶上緣有兩個互相連接的粗大眉骨，像房簷一樣遮蓋著雙眼；腦殼很厚，大約比現代人要厚一倍。現代人的頭蓋骨是上部膨大，下部收縮，形成饅頭狀。相對而言，北京人的腦子還不算大，大約隻有現代人平均數的百分之八十。如果和猿類相比，則又大得多，現代猿類的平均腦量隻有北京人平均腦量的百分之四十左右。現代人的嘴巴前緣和前額幾乎是位於一條垂直線上，而北京人的嘴巴則特別向前伸，遠遠超出這條垂直線之外。可見，北京人的形象正好介於猿類和人類之間。
北京人的牙齒，雖然比現代人的牙齒粗壯得多，齒麵結構也比較複雜，但和大猿相比，就顯得弱小和簡單，這一種近似人的性質，是用火熟食的功勞。北京人的四肢骨比頭骨進步，基本上已具有現代人的形狀了。他們的大腿骨在大小、形狀、比例和肌肉附著點上都與現代人相似，但還具有若幹原始中的性質，如現代人大腿骨的中段都是前後方向寬、左右方向扁，而北京人正相反，這一點是接近於大猿的。從北京人的上肢骨可以看出，他們已經能夠自由地運用兩手進行勞動，動作上和現代人相同。下肢雖已具有現代人的形狀，但多少還有些屈膝。毫無疑問已能直立行走，甚至奔跑。北京人的這種上肢比下肢進步，肢骨又比頭骨進步的不平衡發展的現象，說明肢骨適應於直立姿勢的發展要先於頭骨的轉變，而用手勞動在四肢的分化和進化過程中，更是起到了不可估量的作用。
北京人的生活非常艱苦，營養也不豐富。他們的身高，男性隻有一百五十厘米、女性一百四十四厘米。壽命更比現代人短許多，統計結果表明：死於約t四歲以下的兒童，占百分之三十九點五；死於約三十歲以下的，占百分之七；死於四十至五十歲之間的，占百分之七點九；死於五十至六十歲之間的，占百分之二點六；壽命長短不能判定的，占百分之四十三。
同時根據腦殼模型印出來的一些現象，可以推測他們已經有了自己的語言。特別是他們已從事真正的勞動，成為社會中的人，作為交際工具的語言自然不可缺少。語言在人類社會進化發展的曆史上具有無與倫比的地位。
和北京人化石以及各種動物化石一起出土的，還有許多形狀特殊的石塊。這些石塊既不是原生於岩洞中，也不是被水衝進去的，而是北京人製造的真正的勞動工具——石器。認識北京人的石器，並非易事，從安特生提出石英碎塊可能是古老人類的石器後，差不多經過了十年時間才得到證實。
製造石器的原料大都來自洞外附近河灘下的脈石英、砂岩、石英岩、燧石等礫石，也有從兩公裏外的花崗岩山坡上找到的水晶。北京人用礫石作錘子，已能根據不同的原料使用不同的打製方法生產石器，修理工作也用石錘，從修理出來的痕跡看，似乎也使用了木棒和角棒。石器以向一麵修理為主，並且絕大多數都是由劈裂麵向背麵打製。石器以石片石器為主，且多為小型，許多加工得很好的石器重量在五克以下。
北京人的石器有多種類型，他們常常挑選一些扁圓形的砂岩或石英岩礫石，或一麵或兩麵打出刃口，製成“砍斫器”，用來砍伐木柴或狩獵用的木棒；他們使用最多的是“刮削器”，是用大小不同的石片經過修理而成，有盤狀、直刃、凸刃、凹刃和多邊刃等形狀。大型的凹刃刮削器，適用於刮削狩獵用的木棒，小型刮削器大概是充當刀子使用的生活用具；北京人製造的“尖狀器”最為精良，隻有一節手指那麽大，製作時先從石塊上打下石片，然後沿著石片兩邊把寬的一頭打成尖，製作的程度和打製的方法都比較固定，反映出一定的技術水平。其中一件類似石錐的狀器，長長的尖頭並有兩個肩膀，把它放在舊石器時代晚期階段，也算是一件難得的“珍品”。關於尖狀器的用途，有人認為可以割剝獸皮，或用作挖取樹蟲的工具，有人則認為可用來挖剔骨頭上的肌頭筋腦。
在出土的古物遺跡中，常有顯示用火的痕跡，這表明在四五十萬年以前遠古人就開始使用和控製火了。我國古代文獻中常有燧人氏鑽木取火的記錄，從出土的北京人住居中，人們發現了火的遺跡。從而知道幾十萬年前的人類祖先就懂得使用和管理火了。北京人用火的證據有灰燼、炭塊、燒過的骨頭和石頭。經火燒過的骨頭，表麵上出現了裂紋，甚至變得七扭八歪的，有的顏色變成了藍、綠、灰、褐和黑色。北京人使用火的證據確鑿，毫無疑義。而成堆的灰燼，不使火向四周蔓延，證明他們已有控製火和管理火的能力。用火，在人類發展史上樹立了一座偉大的豐碑，極大地改變和影響了社會的進程。但在四五十萬年以前，北京人是怎樣取得火種，怎樣管理和利用火?如何使火永保不滅?所有這些問題是迄今為止，我們仍然無法解答的謎團。