第四纪的主要证据之一是人类及其生产活动、物质文化的出现和发展。人类化石及人类生产活动遗留下来的石器（劳动工具）和其它文化遗迹，都具有划分时代的意义。在利用生物地层学原则进行第四系划分时，哺乳动物所反映的变化就比爬行类两栖类和鱼类明显；而古人类的变化比哺乳动物有时更为显著；文化上的变化则较之人体的变化更为突出。特别是第四纪的中、晚期，大约中更新世以后，变化越来越迅速。例如一万多年前曾在周口店居住过的山顶洞人，在体质构造上与现在的人比较并没有什么大差别，可是从文化方面反映出来的差别却很大。山顶洞人的文化，仅限于制作骨器，打制石器等，还不懂得磨制石器，也不会制作陶器。现今人类则已具有高度发展的文化。因此，文化期的划分对于第四纪地层研究可以达到生物学上难于达到的精密程度。然而古人类的化石，在地层中甚为罕见；考古的材料，虽然比较丰富，但也不是在地层中可以普遍发现的。加之近代这些材料常以墓葬的形式出现，并非地层沉积同时埋藏于其中的，因此其地层学的意义受到较大的限制。
在我国，已经发现了相当多的人类化石，可以代表人类发展的各个时期和阶段。其中包括多数人认为是人类直系的祖先——拉玛古猿（Ramapihtecus），这就是约生存于距今一千万年左右的上新世的接近人类的猿化石。我国1957年及1958年在云南开远小龙煤系中发现了五颗牙齿，原定名为“森林古猿开远种（Cryopithecus keiyunaensis）”，1978年发现了云南禄丰拉玛古猿和西瓦猿头骨和下颌骨化石，并于1979年公布了初步研究成果，这是世界上罕见的标本，对于研究人类起源有着特别的意义。对拉玛古猿化石的研究，一直以发现于印度西北部西瓦里克的右上颌骨、下颌骨及一些亚洲及非洲发现的古猿化石为依据，进行综合对比。类似我国禄丰古猿这样完整的头骨及下颌骨，是研究古人类起源与进化的稀世奇珍。从化石反映出来的拉玛猿的体质结构，比较接近于早期猿人（直立人），所以被视为最可能的人类直系远祖。
拉玛猿生活环境，依照发掘的地层，属于上新世热带或亚热带森林。从现在发现的地理分布来看，最西边是肯尼亚的特尔南堡（东经35°21′，南纬0°12′），中部最北为印度西姆拉的哈里塔良格尔（东经77°，北纬31°），最东为我国云南开远小龙潭（东经103°15′，北纬23°50′）及禄半（东经102°10′，北纬25°7′），可以连成一个以南亚为中心的三角形地带。
随着化石材料的增多，对于人类起源及其发展阶段的认识也逐步加深。过去通常把人类发展划分为猿人、古人、新人三个阶段。延续时间大约1Ma。最近十余年，人类化石的发现改变了这一概念。在东非坦桑尼亚奥尔都维峡谷第一层发现了许多石片、石器及早期人类——“能人”的化石，其年代为1.6Ma以前。尔后1968年及1969年，在肯尼亚北部卢道尔夫湖以东地区发现了五件人化石，包括两个保存基本完好的头骨，该地还有石器及哺乳动物化石，含石器地层同位素年龄为2.6Ma。近年在非洲东部发现了大量早期古人类的化石及石器，最早的年代据报导超过了3Ma。这样就把人类出现的历史向前推了一大段时间。而对人类阶段的划分也从三个阶段划为四个阶段。即早期猿人（南方古猿）阶段、晚期猿人（猿人）阶段、早期智人（古人）阶段和晚期智人（新人）阶段。
人类使用石制工具向自然作斗争，经历了很长时间，占据了迄今为止人类全部历史的99%以上。这个漫长的时期，在考古学上称为“石器时代”。并把人类使用打击石器的这段历史称为“旧石器时代”，把使用磨制石器的历史称为“新石器时代”。几乎整个更新世，包括人类发展进入“新人”阶段，都属于旧石器时代。旧石器时代又可分为初期、中期和晚期。仅在更新世末及全新世初的一个短时期，划分出过渡的“中石器时代”；而“新石器时代”则属全新世。
我国已经发现了相当多的人类化石及其文化遗迹，可以代表人类发展的各个时期和阶段。最早的人是距今1.7Ma左右（古地磁年代）的“元谋人”。发现有元谋人牙齿化石及相伴生的石器；还发现早更新世山西西侯度石器文化。中更新世有著名的“蓝田猿人”及举世闻名的周口店“北京猿人”作为代表。古人及新人化石地点更多，如陕西“大荔人”、山西“丁村人”、内蒙“河套人”、周口店“山顶洞人”、内蒙“扎赉诺尔人”等。以及南方的“马坝人”、“柳江人”“长阳人”、“资阳人”等。
现将不同阶段古人类及其文化特点简述如下：
（一）早期猿人（南方古猿）阶段
现代人类学从骨骼（髋骨）的结构研究，认为明确显示能直立行走的古猿划入人科。其脑容量不大，约500—800ml。制造的石器极为原始，仅取自然砾石稍事加工，称“砾石文化”。在非洲的坦桑尼亚、肯尼亚和南非发现的大批南方古猿（Australopithecus）化石（几百个个体）是其代表。南方古猿的一支，发展成为能制造工具的人类。1959年利基（L.S.B.Leaky）在坦桑尼亚奥尔都维河谷找到的“东非人”（Zinjanthropus）就是南方古猿的一个亚属。在奥尔都维文化层中发现了一些“砸击石器”。“东非人”的K-Ar年代为1.8Ma。肯尼亚发现的2.6Ma前的化石人类，脑量达700ml，并发现粗糙的石器。
我国发现“元谋人”的两枚门齿及石器，其年代为1.7Ma，可能与这一时期的古人类相当。但仅两枚门齿，不足以肯定其在人类发展阶段中的地位。山西芮城西侯度，从哺乳动物性质看，代表华北早更新世，与泥河湾动物群相当或略早些。发掘出来的石器，应为早期华北古人类文化遗迹的代表。
早更新世古人类化石或文化地点，是围绕着拉玛猿的分布范围向外扩展。西南面到达南非斯特克方丹（东经27°42，南纬26°06）和塔昂（东经24°45′，南纬27°31′）；最西北是法国芒通（东经7°29′。北纬43°49′）的纳龙纳特洞穴；最东北面是我国山西西候度（东经110°40′，北纬34°40′）；最东南可能是爪哇的桑吉兰（东经112°，南纬7°）这一范围内是早期猿人最有希望的生活地区。
我国南方早更新世及中更新世早期的巨猿（Giganto pithecus biaki）其体质特征介于人与猿之间，可能是古猿向人发展过程中一个绝灭的旁支。
（二）晚期猿人（猿人）阶段
最早发现的猿人化石是印尼的爪哇猿人（Pithecanthropus erectus）（杜步亚，1892）。在我国则发现了北京猿人（1929年）和陕西蓝田猿人（1964）。
猿人的特点，肢骨完全适合于直立行走，脑量介于现代人与猿类之间，爪哇猿人853—914ml，北京猿人平均脑量为1088ml。猿人的肢骨相当进步，手足高度分化，与现代人极为相似；头骨表现出较多的原始性质，额骨低平，眉脊突出，并在鼻腔之上联结一起：颌骨粗状，颌部后缩，吻部前突，没有下颏显得十分原始。牙齿介于现代人和猿之间（图10-61）。
十九世纪哇爪猿人发现以后，长时期以来，一直存在着究竟是人还是猿的争论。直到周口店北京猿人头骨发现以后，才确立了猿人在人类发展史中的地位。
周口店北京猿人遗址的系统发现，从1927年开始，曾找到两枚牙齿，经步达生（Dlack）定名为“中国猿人”北京种（Sinanthropus pekinensis）。1929年12月2日，在裴文中主持下，发现了北京猿人的第一个完整的头盖骨。
蓝田猿人于1964年发现于陕西省蓝田县，先在陈家窝子找到一个下颌骨，后在公王岭发掘一个头盖骨（可能为一老年女性）。其眉脊极为粗壮，头骨壁厚，高度不大，脑容量较小。下颌骨形态总的来说与北京猿人相同，不过前额很倾斜（向后倾），两侧向后张开程度大些。牙齿比北京猿人女性大得多，说明其更为原始。从伴生的哺乳动物群及人类化石的研究，陈家窝子的猿人可能与北京猿人时代相当，公王岭的蓝田猿人，应该更原始一些。古地磁年代研究证明其可能年代为0.8—lMa。
蓝田猿人和北京猿人的文化，都是旧石器时代初期的文化。在周口店十三地点就已发现人类用火的遗迹和燧石打制成的石核石器，到了周口店第一地点，即北京猿人产地，不仅有用天然火（主要是雷霹火）；而且见到的灰烬堆积很厚，可见他们是自然火中引取火种或长夜不熄的加以保存。但是，在猿人阶段至今尚未发现制造火种遗迹。石器也较进步，至少有三种方法打制成的石器，而且制造出来的石器也具备了一定的类型，有锤状器，砍伐器，平圆状器，尖状器及刮削器，说明工具按专门用途有了一定的分工。而周口店第十五地点的石器，其打击石片的方法及石器类型与“北京猿人”产地相似，但在打击技术和石器第二步加工上可看出具有更进步的性质。周口店第三地点和第四地点发现鸟啄形石器和磨平的骨片及火烧的碎骨，从这些材料及相伴生的哺乳动物群来看，为更进步的即介于中、晚更新世的中间类型。故置于中更新世末期。蓝田猿人文化比北京猿人原始些，石器有锤击法打制的厚尖状器，砍砸器、刮削器和石球。一器多用还较明显，但从类型上已有分化。有一种厚尖状器是其突出的特点，说明旧石器时代初期的石器文化虽然有很多共性，但是已有一定差异。蓝田猿人文化与山西旧石器时代初期稍晚的匼河文化及旧石器时代中期的丁村文化关系密切，都含有厚尖状器和石球，而缺少砸击石片，器形总的说比较大。
图10-61 北京猿人的头盖骨、肢骨（与现代人比较，右现代人、左北京猿人）及门齿和臼齿
（三）早期智人（古人）阶段
早期智人生活在距今200000—50000a前，更接近于现代人。其成人脑量可达1350ml，比北京猿人复杂，反映其智力发育程度较高，制造的石器相当进步，更值得提出是古人阶段不仅能利用天然火种，而且已会磨擦取火，制造火种将是人类发展史上的一个里程碑。古人化石分布于欧洲大陆的广大地区，能适应不同的气候环境，不过在体质上仍带有相当多的原始性质。根据在法国发现的相当完整的化石——拉沙贝尔人的研究，早期智人（古人）是直立行走的，但后肢不如现代完善，腿骨比较短，膝部稍曲。从头骨性质看，眉骨脊仍然明显，枕骨圆枕发达，额后倾，下颌粗状，无下颏。
最早发现古人化石是1856年在德国杜塞尔多夫城附近尼安德特山谷的弗德荷夫洞穴中发现的，称尼安德特人（Homo neanderthalensis），所以也将这一阶段称为“尼安德特人阶段”
我国发现的有陕西“大荔入”（1978年）、广东马坝人（1958年）、湖北长阳人（1951年）、山西丁村人（1954年）和内蒙萨拉乌苏河套人（1932年）。大荔人的完整头骨化石于1978年3月发现于陕西大荔县段家公社解放村附近的甜水沟。是世界上罕见的标本，大荔人发现后先由西北大学王永焱等研究发表了初步报告，后又由中国科学院古脊椎研究所作进一步的研究。表明它代表智人的一个新亚种，它的系统位置介于北京猿人和马坝人之间，这对于研究智人起源问题有着重要意义。
属于晚更新世的人类还有“丁村人”，丁村遗址不仅发现了三颗人牙，后来又发现了小孩的颅骨，还发现了大量石器及脊椎动物化石。丁村文化相当于旧石器时代中期。丁村的石器加工比较精细，以大石片的砍斫器和三棱大尖状器为特点。它常常是两面加工，边缘打制平齐，远非周口店石器所可比拟。
（四）晚期智人（新人）阶段
大约出现于50000a以前，其代表是1868年发现于法国多尔多涅洲洞穴中的克鲁马农人。形态上除具某些原始性质外，基本和现代人一样。额骨饱满，眉骨脊不大突出，大脑发达，脑量与现代人无异，嘴嚼器官退化，有下颏等。
新人化石遍布世界各大洲。除旧大陆外，在末次冰期低海面时，新人沿陆桥迁入美洲和澳大利亚洲，最近用氨基酸外消旋法定年龄，美国加利福尼亚的人化石标本，最古距今48000a。澳洲发现旧石器早到22000a前。
我国发现新人化石的地点很多，例如广西“柳江人”、四川“资阳人”、山西“峙峪人”、云南“西畴人”、周口店“山顶洞人”等。发现文化遗迹地点则更多。均属旧石器时代晚期文化，并开始出现“细石器”。其中有宁夏银川水洞沟、山西朔县峙峪等地。水洞沟有大量石器，主要是石片，第二步加工不多，但打片加工技术相当进步。石器台面经过修理，加工方法一致，器形规整而精致。峙峪则发现人的枕骨、石器、骨器装饰品，据14C测定年龄为28135±1330a。这一时期石器较之丁村有进步，多数石片长而薄，有许多小石片的小台面具有细致的修理痕迹。可见石器制作上又进了一步。山顶洞文化是旧石器时代末期的文化。山顶洞不仅发现人类化石，还有大批脊椎动物化石及文化遗物。山顶洞人的年代为18865±420a前。属于更新世的末期。山顶洞人的石器及相应的文化遗迹。
图10-62 中国第四纪重要的含石器与人类化石层
1—马兰黄土；2—离石黄土；3—午城黄土；4—古上壤及结核；5—砂砾石；6—河湖相粘土、泥灰层及砂层；7—洞穴堆积；8—近代沉积；9—人化石；10—文化层