O primeiro desses objetivos se traduziu na tentativa, por parte dos pesquisadores, de reconstruir a linha evolutiva que teria vindo dos primatas até o homem. Foi essa a tarefa que se popularizou, na segunda metade do século XIX, com o nome de "busca do elo perdido". No século XX, a matéria adquiriu um caráter mais científico e se vinculou estreitamente com a paleontologia ou estudo dos fósseis. Importantes descobertas de "homens-macacos", primeiro na África meridional e depois na África oriental, permitiram um conhecimento mais preciso da evolução dos hominídeos. Destacaram-se nesses trabalhos antropólogos como os da família queniana Leaky (Louis Seymour Blazett e Mary, assim como o filho do casal, Richard) e o americano D. C. Johanson. Curiosamente, essa disciplina adquiriu tal importância nos países anglo-saxões que, neles, o termo "antropologia" se aplica quase exclusivamente a ela, enquanto que, nos países da Europa continental, tais pesquisas não costumam ser consideradas propriamente antropológicas e são classificadas como uma forma de paleontologia, a qual é vista como um instrumento da outra.

De qualquer modo, realizaram-se classificações raciais bastante complexas, mas que logo demonstrariam sua insuficiência, já que se guiavam basicamente pelo critério de dar importância maior aos traços mais visíveis do corpo humano -- formato do rosto, cor da pele etc. --, que não são necessariamente os traços diferenciadores mais importantes.

Por volta de 1900, desencavaram-se os velhos trabalhos de Gregor Mendel sobre a hereditariedade, publicados 35 anos antes, e rapidamente a ciência da genética ganhou enorme vigor. Por outro lado, a descoberta dos grupos sangüíneos, seguida de muitas outras relativas às características bioquímicas do corpo humano, pôs a descoberto a superficialidade das classificações raciais baseadas nas características morfológicas externas.