距今大约五万年前，地质年代进入了晚更新世晚期，人类体质也发展到了晚期智人阶段。此时，世界上的三大人种已基本形成。中国境内的人骨化石全都属于原始蒙古人种，而现代中国人基本上都属于蒙古人种，可以说中国的晚期智人应为我们的直系祖先。这个时期的文化，已进入了旧石器时代晚期。
从距离现在大约4万年的时候起，中国远古文化进入了“新人”阶段。从此以后，渔猎经济有了显著进步，母系氏族公社在逐渐形成。在中国辽阔的土地上，有不少地方已发现了当时人的遗迹。在华南，有广西壮族自治区柳江县的柳江人和来宾县（现来宾市兴宾区）的麒麟山人。在内蒙古自治区乌审旗的萨拉鸟苏河两岸和宁夏回族自治区灵武县有河套人。在华北，有距今28000年的山西朔县峙峪文化。在北京周口店龙骨山的顶部洞穴里有距今18000年的山顶洞人。
貌似奇特的山顶洞人化石发现于北京西南周口店龙骨山顶，紧靠发现北京直立人的第一地点。
山顶洞人“貌似奇特”，应表现如下：全部化石包括相当完整的三个头骨及许多头骨残片、下颌骨、牙齿、脊椎骨和肢骨等，至少代表了8个人。三个比较完整的头骨具有不完全一致的形态。根据著名人类学家魏敦瑞的观察，101号男性头骨在测量上很像某些西欧智人化石，从外形观察却应确定为原始蒙古人种；102号女性的头骨很像美拉尼西亚类型；103号女性头骨则像因纽特人类型。
1.“貌似奇特”的奇怪推测
“貌似奇特”又得出了奇怪的推测：这些山顶洞人是由外地迁来的居民，因受到原住当地的蒙古人种的攻击而绝了种，所以后来的中国人的体质特征同他们没有直接的继承关系。
“貌似奇特”又得出了新的结论：经过重新研究山顶洞人的三个头骨，认为魏敦瑞过分地强调了三者的差异而对其共同性估计不足。三者头骨都应代表原始蒙古人种，与中国人、因纽特人、美洲印第安人特别相近，都属于蒙古人种，而晚更新世晚期的人种刚刚形成，一些形态细节在形成之中难以像现代人那样分出许多明确的支系。因此，山顶洞人应为上述几种人的共同祖先，并不是几种人聚集到了一个山洞里。
山顶洞人的身体结构和外貌，跟现代人没有什么大的差别。在肢骨方面，由于手的劳动和直立行走的结果，骨骼上肌肉附着力的负荷在逐渐减轻，因而肢骨的管壁逐渐变薄，髓腔逐渐扩大。在头骨方面，脑量在逐渐增加，脑内结构也日趋复杂和完善。北京猿人脑量平均为1075毫升。而柳江人、山顶洞人则为1300—1500毫升，属于现代人脑量变异范围之内。由于脑量的逐渐加多，前额也就日趋增高，头骨日益变薄，宽度则由耳孔上方移到顶骨结节附近。眉嵴骨逐渐由粗壮高突而趋向薄平，牙齿缩小和简单化，嘴部后缩，像现代人那样具有明显下颏和前鼻棘。他们的头骨已具备了现代人头骨的基本特征。从人种上说，他们的头骨，有蒙古人种的原始特征，他们是蒙古人种体质类型形成中的一个重要阶段。
山顶洞人的劳动经验和技能超过了前人，取得了不少新成就。他们的石器基本上还是用打制和粗糙的修制方法，但是他们已经有了磨光、刮削、钻孔、刻纹和着色等新的技能。在他们残留的一些劳动工具中，有磨光的鹿角和鹿下颌骨，这是两件残缺的骨角器。磨光的鹿角上，还刻有弯曲和平行的线纹道。最能反映山顶洞人制造工具技术提高的，是骨针。骨针长82毫米，直径3.1至3.3毫米。针身圆锐，是刮削和磨制成的。针眼窄小，是刮挖而成的。这种骨针的制成，必须切割兽骨，加以刮削，挖穿针眼，再加磨制。这是一套复杂的技术。骨针可作缝制兽皮衣服之用。
在山顶洞里发现的装饰品，有钻孔的小石珠、砾石、青鱼眼上骨，有挖孔的兽牙和磨孔的海蚶壳，也有刻纹的鸟骨管。这些装饰品的制作过程有选材、打制、钻孔、研磨、着色等。这些装饰品有的用赤铁矿染成红色。
渔猎是山顶洞人的主要经济部门。他们猎取最多的，是兔、赤鹿、斑鹿、野猪、羚羊、獾、狐狸等大小野兽。他们还能捉到鸵鸟和其他鸟类。他们捕捞的鱼类中，有长达一米以上的青鱼。他们捞取河蚌。他们还要采集植物果实和块根作为辅助的生活资料。
山顶洞人或在他们以前可能已经会人工取火了。从保存火种到人工取火，人类支配自然的力量又大大地前进了一步。恩格斯认为取火的发明比蒸汽机的发明还重要。他说：“就世界性的解放作用而言，摩擦生火还是超过了蒸汽机，因为摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人同动物界分开。”取火的发明和使用，使此后许多重要的发明，如陶器、金属工具等成为可能。
山顶洞中发现的海蚶壳，不产于附近，要到相当远的海边上才能取得。这些东西不管是交换或采集得来，都说明当时人们的活动范围扩大了，交往增加了，与自然斗争的本领提高了。
山顶洞，长约12米，宽约8米，面积为90多平方米，可容十几人居住。洞里自然分为“上室”和“下室”。上室在洞口处，是他们的住室。下室在洞的深处，是他们的墓地。山顶洞周围的广阔地区是供他们狩猎、捕鱼、采集的生活基地。
山顶洞下室的墓地里，埋葬着一个青年妇女、一个中年妇女和一个老年男子。在这些死者的周围，撒着赤铁矿粉粒。随葬有石器和装饰品。对下室死者的安排，正是上室生者的生活写照。这种男女老少埋在一起，随葬生产工具和装饰品的现象，反映着血缘亲族关系密切，反映着共同劳动、共同消费的生产关系。随葬品彼此没有多大差别的现象，意味着氏族成员的平等。死者周围有赤铁矿粉粒和随葬品的现象，表明他们有了埋葬的习惯，表明他们思维的进一步发展，已经产生了原始宗教观念，有了迷信色彩和一种对超现实存在的意识。
2.柳江人和资阳人
柳江人发现于广西柳江通天岩旁的一个洞穴中，包括一个头骨、两段股骨以及髋骨、椎骨、骶骨等。除股骨可能属于女性外，其余的都属于一个男性，其年龄约在40岁以上。柳江人已基本上具有现代人的特征，但也还有若干原始性。依据体骨和股骨，得知其身体比较矮小，与现代华南和东南亚人比较接近，应属蒙古人种中的一种较早的类型。
资阳人发现于四川资阳黄鳝溪，主要是一个头骨，属于一位50岁以上的老年女性。资阳人的基本特征已同现代人接近，但也存在若干原始性，应属于晚期智人的蒙古人种。
3.中国人的直系祖先
中国境内发现的晚期智人化石，除山顶洞人、柳江人和资阳人外，还有内蒙古伊克昭盟（现鄂尔多斯市）乌审旗萨拉乌苏河岸边发现的河套人、吉林安图明月镇附近洞穴发现的安图人、山东新泰县（现新泰市）乌珠台附近发现的新泰人、云南丽江木家桥附近发现的丽江人、安徽泗洪下草湾地方发现的下草湾人、贵州普定发现的穿洞人，以及台湾台南左镇菜寮溪发现的左镇人等，分布地几乎遍及全国。
晚期智人的共同特点应为脑量增加，但在现代人脑量的变异范围之内。脑内动脉支也同现代人接近，说明其智力发达程度已与现代人接近。由于这一变化，使颅骨变高，厚度减薄，头骨最大宽度上移，额部丰满，眉弓变矮，吻部后缩，牙齿变小，颏部突出，都与现代人已经十分接近，各地晚期智人又或多或少地存在某些较原始的特征，个别特征甚至与欧洲晚期智人相近，但蒙古人种的大多数基本特征都已具备，因此被称为原始蒙古人种，并且应是现代中国人的直系祖先。
4.旧石器时代晚期的文化
旧石器时代晚期文化比中期文化又有明显的进步。如在石器制作中普遍修理台面，许多地方出现了细石器，能用间接打击法生产出细长石片，还能用压制法加工石器。石器的种类更加多样化，往往有各种类型的刮削器、尖状器、雕刻器、锥或钻等，甚至还有个别的箭头。其中不少应为复合工具。这些石器技术的进步和类型的分化，反映了狩猎经济的进一步发展。与此同时，骨角器也大大发展起来。如在辽宁海城小孤山、北京周口店山顶洞、四川资阳黄鳝溪、宁夏灵武水洞沟、贵州兴义猫猫洞和普定穿洞都曾或多或少地发现骨器，有时也有一些角器。其种类包括锥、针、鱼叉、刀、铲等，是采用锯、切、削、磨、钻等一系列工艺制作出来的。表明当时人们已经掌握骨、角材料的特性，使用了不同于石器制造方法的特殊工艺。同时也说明当时人们使用的工具已更加多样化了。
旧石器晚期文化发展的又一重要标志，便是装饰品的出现，周口店山顶洞和海城小孤山都发现了许多这类物品。如山顶洞的装饰品有穿孔石珠（将13色小石珠从一边钻孔，再将另一边稍稍磨平）、穿孔砾石（将一块黄绿色小砾石，从两面对钻穿孔，将一面稍磨并涂朱红彩）、穿孔兽牙（有一百几十个，在齿根两边对挖成孔）、穿孔青鱼上眼骨、穿孔海蚶壳（孔在砂石上磨穿的）、鸟骨管（将鸟骨截断，刻有短纹道）、鱼脊椎骨。这些装饰品大多发现在人骨化石旁，应是头颈部的佩饰、项饰、坠饰。当时的人们已有爱美之心，设法用各种装饰品来打扮自己。
当时，由于技术的进步，人们开发自然的能力也大为提高。许多过去没有人去过的地方也已被广泛占领。至今发现的旧石器时代晚期遗址，远远超过旧石器早期和中期遗址的总和。其分布范围除华北、西南等传统地区外，最北到黑龙江北界的漠河、呼玛十八站，东到江浙、台湾，南到云贵、两广，西到青藏高原。在这样广泛的地域内，文化面貌自然更新，地区性的差别也更为明显。我国旧石器时代晚期出现的若干因素，如复合工具、细石器镶嵌技术、磨制和穿孔技术等都为往后的新石器文化所继承和发展。随着考古工作的开展，这两大阶段文化的承袭演变关系将会越来越明朗。
