В качестве самостоятельной научной дисциплины физическая антропология оформилась во второй половине XIX в. Практически одновременно в странах Западной Европы и в России были учреждены первые научные антропологические общества и стали издаваться первые специальные антропологические работы. Среди основоположников научной антропологии созвездие выдающихся учёных своего времени: П. Брока, П. Топинар, Р. Мартин, И. Деникер, К. М. Бэр, А. П. Богданов, Д. Н. Анучин и другие.
К периоду становления физической антропологии относится разработка общих и частных антропологических методик, формируется специфическая терминология и сами принципы исследований, происходит накопление и систематизация материалов, касающихся вопросов происхождения, этнической истории, расового многообразия человека, как биологического вида.
Российская антропологическая наука уже к началу XX в. представляла собой самостоятельную дисциплину и имела в своём основании непрерывную научную традицию, связанную с комплексным подходом к исследованию человека.
Наука о происхождении и эволюции человека, образовании рас, и о нормальных вариациях физического строения человека называется биологической антропологией. Методы антропологии антропоскопия (описательная методика), антропометрия (измерительная методика), краниология (изучение черепа), остеология (изучение костного скелета), одонтология (изучение зубной системы), дерматоглифика (изучение кожного рельефа), пластическая реконструкция (восстановление лица человека по черепу), исследования крови, микроанатомия и др.
Предметом изучения физической (или биологической) антропологии является многообразие биологических признаков человека во времени и пространстве.
В физической антропологии особую важность имеет рассмотрение главных морфологических критериев человека (двуногая локомоция, высокоразвитые кисть и головной мозг), который позволяет выделить семейство гоминид в особый биологический таксон без обязательной ссылки на социальные характеристики, а также привлечения «трудовой» теории для объяснения эволюционного происхождения этого семейства. Долгое время трудовая теория оставалась почти непререкаемой догмой советской антропологии в понимании движущих сил антропогенеза и утверждения о стагнации эволюционного развития сапиенса после его возникновения как биологического вида. Новые подходы, в частности указание на приобретение объёма головного мозга в 9001200 см3 у питекантропа, превышающего нижнюю границу объёма мозга современного человека, в период, когда не обнаруживается заметного прогресса в орудийной деятельности, заставляют более критично отнестись к «трудовой» интерпретации движущих сил эволюции человека.
Дальнейшее развитие антропологических исследований связано с более широким использованием данных по генетике индивидуального развития и популяционной генетике, экологии человека, акцентом на эволюционный анализ происхождения человека, процессов расообразования, изменения биохимической и физиологической организации, прежде всего иммунитета посредством создания устойчивого полиморфизма.
Задача биологической антропологии выявление и научное описание изменчивости (полиморфизма) ряда биологических признаков человека и систем этих (т.н. антропологических) признаков, а также выявление причин, обуславливающих это многообразие.
Исходным уровнем изучения биологической антропологии является индивид. Применение популяционно-статистических методов и комплексный подход к исследованию предоставляют возможность описания и других уровней организации человека популяций и их объединений.
В своём составе физическая антропология имеет несколько основных разделов направлений исследования биологии человека. С большой долей условности мы можем говорить о существовании антропологии исторической (исследует историю и праисторию многообразия человека) и антропологии географической (исследует проблемы географической вариабельности человека).
Экологическая антропология
Задачей антропоэкологии является исследование приспособительной изменчивости популяций человека, обитающих в разнообразных условиях окружающей среды, с использованием антропологических методов (рассматривается система «человек-культура-среда»). Под влиянием меняющейся естественной среды в ходе длительного расселения, человеческие популяции приобретают свойства, делающие их более приспособленными к тем или иным географическим условиям жизни.