Nghiên cứu về sự tiến hóa của loài người cũng là nghiên cứu sự phát triển của chi Homo, nhưng đôi khi nó cũng có liên quan đến những sinh vật khác thuộc họ Hominidae hay phân họ Homininae. "Con người hiện đại được giới khoa học cho vào phân loài Homo sapiens sapiens, và là một mở rộng của loài Homo sapiens. Ngoài ra, trong loài Homo sapiens còn có một phân loài khác ngày nay đã tuyệt chủng mang tên Homo sapiens idaltu (nghĩa là "người thông minh ra đời trước").
Loài mang quan hệ gần nhất đối với Homo sapiens là loài tinh tinh và loài tinh tinh lùn. So sánh các sơ đồ gen cho kết quả là "sau 6,5 triệu năm tiến hóa theo những con đường khác nhau, sự khác nhau giữa tinh tinh và con người gấp 10 lần sự khác nhau giữa hai người không có quan hệ gì với nhau nhưng vẫn nhỏ hơn 10 lần so với một con chuột bạch và một con chuột thường". Tuy nhiên trên thực tế, số gen con người giống tinh tinh đến 96%. Người ta cho rằng con đường tiến hóa giữa con người đã đi theo một hướng khác với tinh tinh vào khoảng 5 triệu năm trong khi đối với khỉ đột là 8 triệu năm. Tuy nhiên, một hộp sọ của loài linh trưởng Sahelanthropus tchadensis được cho là khoảng 7 triệu năm tuổi, có thể nó của một tổ tiên xa hơn của chúng ta.
Có hai lý thuyết khoa học về sự hình thành nguồn gốc con người hiện đại. Tất cả đều có liên quan đến quan hệ giữa con người và những loài linh trưởng khác. Thuyết một nguồn gốc từ châu Phi cho rằng tất cả loài người hiện đại đều tiến hóa ở châu Phi và về sau, con người sinh sản nhanh lấn chiếm các loài linh trưởng khác trên tất cả mọi nơi trên thế giới. Thuyết nguồn gốc đa vùng cho rằng sự tiến hóa của loài người diễn ra riêng lẻ ở những quần thể Homo erectus tại các vùng khác nhau.
Những nhà di truyền học Lynn Jorde và Henry Harpending của trường đại học Utah đã cho rằng sự khác biệt ADN của hai người vẫn còn rất nhỏ so với ở loài khác, và trong suốt thế Pleistocen, số lượng con người bị giảm xuống rất nhiều, chỉ còn khoảng 10.000 cặp dẫn đến một số lượng rất nhỏ gen được di truyền. Một số nguyên nhân khác cho vấn đề này cũng đã được nêu ra, trong đó nổi bật nhất là thuyết thảm họa Toba.
Sự tiến hóa của con người được đánh dầu bằng những dấu hiệu sinh học khác nhau, bao gồm sự phát triển của hộp sọ và cả bộ não lên đến mức 1.400 cm³; về thể tích, cao hơn gấp đôi tinh tinh hay khỉ đột. Những phần của bộ não con người cũng phát triển khác so với các loài linh trưởng khác cho phép xuất hiện thêm phần ngôn ngữ. Những nhà khoa học đang tranh luận về sự quan trọng của cấu trúc bộ não trên cả kích thước bộ não. Một trong những tiến hóa lớn là số răng nanh giảm, hình thành những di chuyển bằng hai chân, sự hình thành của dây thanh và hộp âm giúp phát triển tiếng nói. Ngành nhân loại học vẫn còn nhiều tranh cãi về những tiến hóa và vai trò của chúng thực sự trên một con người hiện đại.
Choanoflagellatea (trùng lông roi phễu) có thể trông giống như các tổ tiên của toàn bộ giới động vật. Cụ thể chúng có thể là tổ tiên trực tiếp của Động vật thân lỗ (Bọt biển, hải miên).
Proterospongia (thành viên của Choanoflagellatea) là ví dụ sống tốt nhất về những gì tổ tiên của giới động vật có thể trông như thế. Chúng sống thành tập đoàn, và thể hiện một mức độ nguyên thủy sự chuyên môn hóa của tế bào cho các chức năng khác nhau.
600 Ma
Bọt biển xuất hiện, được coi là những động vật đa bào đầu tiên. Đó là một trong những dạng đơn giản nhất của động vật, với các mô phân biệt hóa một phần.
Thích ty bào (Cnidaria) có thể là bắt đầu của động vật đa bào có di chuyển. Hầu như tất cả các cnidaria có dây thần kinh và cơ bắp. Vì rằng đó là những sinh vật đơn giản nhất sở hữu chúng, nên tổ tiên trực tiếp của chúng rất có thể là loài động vật đầu tiên sử dụng dây thần kinh và cơ bắp với nhau. Cnidaria cũng là những sinh vật đầu tiên với một cơ thể thực sự với hình thức và hình dạng nhất định, có đối xứng xuyên tâm. Mắt cũng bắt đầu tiến hóa vào thời kỳ này.
Giun dẹp là những sinh vật đầu tiên có bộ não, và là loài động vật đơn giản nhất có đối xứng hai bên, hiện còn tồn tại. Đó cũng là những sinh vật đơn giản nhất với các cơ quan tạo thành từ ba lớp phôi.
Phần lớn các ngành động vật bắt gặp trong các mẫu hóa thạch là các loài sinh vật biển trong Bùng nổ kỷ Cambri.
540 Ma
Giun Acorn được coi là tiến hóa hơn so với sinh vật dạng giun tương tự khác. Chúng có hệ thống tuần hoàn với một trái tim, đồng thời cũng có chức năng một quả thận. Giun Acorn có cấu trúc mang dùng cho thở, giống như cấu trúc tương tự như của cá nguyên thuỷ. Vì thế giun Acorn đôi khi được coi là dạng liên kết giữa các động vật có xương sống và không xương sống.
Động vật răng nón (Conodonta) là một loại nổi tiếng của hóa thạchđộng vật có dây sống đầu tiên, có từ 495 Ma về sau. Nó có hình dạng của một con lươn, có các răng khác thường, và đặc trưng với đôi mắt to, vây có tia vây, cơ bắp hình chữ V và một dây sống. Các động vật này đôi khi được gọi là Conodonta, hoặc là Conodontophorida (mang răng nón) để tránh nhầm lẫn.
Cá da phiến (Placodermi) là loài cá tiền sử. Placodermi là một số trong những loài cá có hàm đầu tiên (Gnathostomata). Các quai hàm phát triển từ cung mang thứ nhất. Đầu và ngực của Placodermi đã được bao phủ bởi các tấm giáp có khớp nối, các phần còn lại của cơ thể thì có vảy hoặc trần trụi.
Tuy nhiên, các mẫu hóa thạch chỉ ra là chúng không có hậu duệ khi kết thúc kỷ Devon, và sự liên quan đến cá xương còn sinh tồn hiện nay còn thua cả cá mập.
410 Ma
Coelacanth bắt năm 1974Cá vây tay đầu tiên xuất hiện. Bộ động vật này đã từng được coi là không còn thành viên còn tồn tại, cho đến năm 1938 mẫu vật sống được phát hiện, và nó thường được gọi là hóa thạch sống.
Một số loài cá vây thùy nước ngọt (Sarcopterygii) phát triển chân và dẫn đến sự ra đời động vật bốn chân. Động vật bốn chân đầu tiên phát triển trong môi trường sống nước ngọt đầm lầy và nông.
Động vật bốn chân sơ khai phát triển từ loài cá vây thùy "osteolepid Sarcopterygii", với một bộ não hai thùy trong hộp sọ phẳng, miệng rộng, mõm ngắn, đôi mắt hướng lên trên, cho thấy chúng có kiểu sống ở đáy, và đã phát triển các thích nghi gồm các vây với thịt và xương. Cá vây tay "hóa thạch sống" là cá vây thùy có liên quan nhưng không có các cơ chế thích ứng với môi trường nước nông. |thumb|200px|[[Shark]]]
Cá bốn chân sử dụng vây như mái chèo trong môi trường nước nông có nhiều cây và mảnh vụn. Các đặc tính loài bốn chân phổ quát, là các chân trước uốn cong ngược ở khuỷu tay, còn chân sau uốn cong về phía trước ở đầu gối, cho thấy có thể truy nguồn đến động vật bốn chân nguyên thủy sống trong vùng nước nông.
Acanthostega là một động vật lưỡng cư đã tuyệt chủng, trong số các loài động vật đầu tiên được nhận biết là có chân tay. Nó được cho là một trong những động vật có xương sống đầu tiên có khả năng tiến vào đất liền. Tuy nhiên nó thiếu cổ tay, và thường kém thích nghi với cuộc sống trên cạn. Các tay chân không thể hỗ trợ trọng lượng của con vật. Acanthostega có cả phổi và mang, cũng cho thấy nó là một liên kết giữa cá vây thùy và động vật có xương sống trên cạn.
Ichthyostega là một động vật bốn chân sơ khai. Là một trong những động vật đầu tiên với đôi chân, cánh tay và xương ngón tay, Ichthyostega được xem như là dạng lai giữa cá và động vật lưỡng cư. Ichthyostega có chân nhưng tay chân của nó có lẽ đã không được sử dụng để đi trên cạn. Nó có thể ra khỏi nước trong thời gian ngắn, và sử dụng chân để bò trên bùn.
Amphibia là những động vật bốn chân đầu tiên phát triển phổi, có thể đã tiến hóa từ Hynerpeton vào khoảng 360 Ma.
Các loài động vật bò sát đầu tiên xuất hiện. Hylonomus là loài bò sát đầu tiên được biết đến, dài 20 cm (bao gồm cả đuôi) và có thể nhìn khá giống với thằn lằn hiện đại. Nó có răng sắc nhọn nhỏ và có thể ăn côn trùng và động vật nhiều chân (như cuốn chiếu). Nó là tiền tổ của Amniota và bò sát dạng động vật có vú sau này. Chất alpha keratin đầu tiên tiến hóa ở đây, được sử dụng trong móng vuốt ở thằn lằn hiện đại, và ở lông móng chim và động vật có vú.
Sự phát triển của trứng có màng ối dẫn đến các loài Amniota, là những bò sát có thể sinh sản trên cạn, đẻ trứng trên đất khô, không cần phải trở về nước để sinh sản. Sự thích nghi này cho phép chúng khả năng định cư ở các vùng đất cao.
Bò sát có hệ thống thần kinh tiên tiến, so với động vật lưỡng cư. Nó có mười hai cặp dây thần kinh sọ não.
Ngay sau sự xuất hiện của các loài bò sát đầu tiên, đã có hai nhánh tách ra. Một nhánh là các Sauropsida, từ đó tiến hóa ra các loài bò sát và chim hiện đại. Nhánh khác là Synapsida, từ đó tiến hóa ra động vật có vú hiện đại. Cả hai đã có các hốc thái dương, một cặp lỗ trên hộp sọ ở phía sau mắt, để tăng không gian cho các cơ hàm. Synapsida có một hốc ở mỗi bên, trong khi Diapsida có hai.
Các bò sát dạng động vật có vú sớm nhất là Pelycosauria. Pelycosauria là những sinh vật đầu tiên có hốc thái dương. Pelycosauria chưa phải là Therapsida, nhưng ngay sau đó đã phát triển thành. Therapsida là tổ tiên trực tiếp của động vật có vú.
Các Therapsida có hốc thái dương lớn hơn và giống động vật có vú hơn là với Pelycosauria. Răng của chúng có sự khác biệt chức năng nhiều hơn. Các dạng sau này đã phát triển vòm miệng thứ cấp, cho phép các động vật ăn và thở cùng lúc, và là dấu hiệu của cách sống tích cực hơn, có lẽ là kiểu máu nóng.
Các hàm của Cynodontia giống với hàm động vật có vú hiện đại. Rất có thể nhóm các loài thú này có chứa một loài là tổ tiên trực tiếp của tất cả các động vật có vú hiện đại.
Động vật đơn huyệt (Monotremata) là một nhóm đẻ trứng của động vật có vú, có đại diện hiện đại như thú mỏ vịt và Echidna (thú đơn huyệt lông nhím). Gần đây giải mã bộ gen của thú mỏ vịt chỉ ra rằng gen giới tính của nó gần gũi với chim hơn so với những động vật có vú đẻ con (Theria). So sánh điều này với động vật có vú khác, có thể suy ra rằng các động vật có vú đầu tiên đạt được sự khác biệt về giới thông qua sự có mặt hoặc thiếu gen SRY (sex-determining region Y, tìm thấy trong nhiễm sắc thể Y) đã tiến hóa sau khi dòng dõi Monotremata tách ra khỏi.
Một trong những dạng linh trưởng gốc sơ khai là Plesiadapis. Plesiadapis vẫn có móng vuốt và đôi mắt nằm hai bên đầu, nên trên mặt đất nó nhanh hơn hơn trên tán cây, nhưng nó bắt đầu dành thời gian dài trên các cành thấp của cây, ăn trái cây và lá. Các Plesiadapiformes rất có khả năng gồm các loài là tổ tiên của tất cả các động vật linh trưởng.
Platyrrhini, khỉ Tân thế giới, có đuôi có khả năng cuộn vào cây và con đực mù màu. Chúng có thể đã di cư đến Nam Mỹ trên các bè dạng thảm thực vật trên Đại Tây Dương khi còn tương đối hẹp (cỡ 700 km).
Catarrhini chia tách thành 2 siêu họ, khỉ Cựu thế giới (Cercopithecoidea) và vượn người (Hominoidea). Khả năng cảm nhận màu ba sắc của chúng ta có nguồn gốc di truyền từ giai đoạn này.
Proconsul là chi có sớm của linh trưởng Catarrhini. Nó có các đặc trưng pha trộn của khỉ Cựu thế giới và của vượn người. Các biểu hiện giống như khỉ của Proconsul bao gồm men răng mỏng, một thể trạng nhẹ với ngực hẹp và chi trước ngắn, và một lối sống bốn chân trên cây. Đặc tính vượn của nó là nó thiếu một cái đuôi, khuỷu tay vượn, và một bộ não lớn hơn một chút so với kích thước cơ thể.
Proconsul africanus là tổ tiên có thể của cả hai nhóm vượn lớn và vượn nhỏ, bao gồm cả con người.
Pierolapithecus catalaunicus được cho là một tổ tiên chung của loài người và các loài vượn lớn khác, hoặc ít nhất đó là loài gần với tổ tiên chung hơn bất kỳ phát hiện hóa thạch nào trước đây. Nó có sự thích nghi đặc biệt cho leo cây, như con người hay loài vượn lớn khác đang làm ngày nay: khung xương sườn phẳng rộng, xương sống cứng, cổ tay linh hoạt, và xương bả vai nằm dọc theo lưng của nó.
10 Ma
Các dòng dõi hiện được đại diện là con người và Pan (gồm tinh tinh thông thường và tinh tinh lùn) biệt hóa từ tổ tiên của loài khỉ đột.
Các Hominina, một phân tông của Hominini, hoặc là có họ hàng với, hoặc là tổ tiên của con người, biệt hóa từ tổ tiên của tinh tinh. Cả hai loài tinh tinh và con người có thanh quản mà trong hai năm đầu tiên của cuộc đời nó định vị lại tại chỗ giữa họng và phổi, chỉ ra rằng tổ tiên chung có đặc tính này, một điều kiện tiên quyết cho hình thành khả năng nói ở người.
Ardipithecus là, hoặc có thể là, một chi Hominin rất sớm (tông Hominini và phân tông Hominina). Hai loài được mô tả trong các tài liệu: A. ramidus , sống khoảng 4,4 Ma trong thời gian đầu thế Pliocen, và A. kadabba, sống khoảng 5,6 Ma (Miocen muộn). A. ramidus có bộ não nhỏ, cỡ 300 đến 350 cm3. Đây là kích thước tương tự như các tinh tinh lùn hiện đại và não tinh tinh cái thông thường; nó nhỏ hơn nhiều so với bộ não của Australopithecus như Lucy (400–550 cm3) và nhẹ vào cỡ một phần năm kích thước của bộ não Homo sapiens hiện đại.
Ardipithecus đã sống trên cây, có nghĩa là nó đã sống phần lớn thời gian trong rừng, nơi nó cạnh tranh thực phẩm với các loài động vật rừng khác, chắc chắn trong đó có tổ tiên đương đại của tinh tinh. Ardipithecus có thể đã đi đứng bằng hai chân, được minh chứng bằng hình thù dạng bát của khung xương chậu, góc của lỗ lớn trên xương chẩm và xương cổ tay mỏng hơn của nó, mặc dù đôi chân của nó vẫn thích nghi cho việc cầm nắm chứ không phải để đi trên một quãng đường dài.
Một thành viên của Australopithecus afarensis để lại dấu vết giống con người trên tro núi lửa ở Laetoli, Kenya (Bắc Tanzania), cung cấp bằng chứng mạnh mẽ về đi đứng bằng hai chân toàn thời gian. Australopithecus afarensis sống trong khoảng 3,9 và 2,9 Ma, và được xem là một trong những Hominini sớm nhất - những loài phát triển và bao gồm dòng dõi của Homo và các họ hàng gần nhất của Homo sau khi chia tách từ dòng dõi của tinh tinh.
Người ta cho rằng A. afarensis là tổ tiên của cả hai chi Australopithecus và Homo. So với các loài vượn lớn hiện đại hay các loài đã tuyệt chủng, A. afarensis đã có răng nanh và răng hàm nhỏ hơn, mặc dù vẫn còn tương đối lớn so với người hiện đại. A. afarensis cũng có kích thước não tương đối nhỏ (380–430 cm³) và một khuôn mặt dạng hàm nhô (tức là khuôn mặt nhô về phía trước).
Australopithecina đã được tìm thấy trong các môi trường xa van. Từ các cơ hội ăn xác chết, họ có lẽ đã có chế độ ăn uống có thịt. Phân tích các đốt sống dưới của Australopithecus africanus cho thấy các xương này đã thay đổi ở phụ nữ để hỗ trợ đi hai chân ngay cả trong thời kỳ mang thai.
Australopithecina đi hai chân (một chi của phân tông Hominina) phát triển trong các thảo nguyên châu Phi, và bị thú dạng mèo Dinofelis săn đuổi. Rụng lông xảy ra vào cỡ 3-2 Ma, song song với sự phát triển dạng đi hai chân hoàn toàn.
Homo xuất hiện ở Đông Phi. Với phần lớn Australopithecina họ được coi là Hominini đầu tiên, tức là họ được coi (bởi một số tác giả) là những con người sớm nhất, và họ hàng hoặc tổ tiên của nó đã sinh ra sau khi tách từ dòng dõi của Pan (tinh tinh). Một số khác thì xem xét chi Pan như là Hominini, và có lẽ là hominini đầu tiên.
Công cụ bằng đá tinh vi đánh dấu sự khởi đầu của thời đại đồ đá cũ sớm.
Homo habilis xuất hiện, là loài hominini đầu tiên hoặc một trong những loài hominini đầu tiên, đã làm chủ công nghệ công cụ bằng đá. Công cụ đá cũng được tìm thấy ở Australopithecus garhi, với tuổi sớm hơn một chút.
Homo habilis, mặc dù có sự khác biệt về giải phẫu và sinh lý, được cho là tổ tiên của Homo ergaster, hay Homo erectus châu Phi; nhưng nó cũng được biết là đã cùng tồn tại với Homo erectus trong khoảng nửa triệu năm, cho đến khoảng 1,5 Ma.
Homo erectus tiến hóa ở châu Phi, rất giống với người hiện đại, nhưng có bộ não chỉ khoảng 74% kích thước não người ngày nay. Trán của họ ít dốc hơn của Homo habilis và răng nhỏ.
Kiểm soát lửa bắt đầu vào khoảng 1,5 Ma ở Homo ergaster. Homo ergaster đạt đến chiều cao khoảng 1,9 m. Sự phát triển của làn da đen, được cho là liên quan đến rụng bớt lông ở tổ tiên loài người, hoàn tất vào 1,2 Ma.
Homo georgicus được tìm thấy ở địa phận Cộng hòa Gruzia, có tuổi 1,8 Ma và là cổ nhất, cũng là hóa thạch hominini cổ nhất tìm thấy bên ngoài châu Phi. Nó có xương chậu và xương sống lớn giống con người hơn, cho phép H. georgicus có thể đuổi theo khoảng cách rất dài để săn mồi là những đàn động vật.
Homo heidelbergensis là một hominini rất lớn, đã phát triển các công cụ cắt gọt tân tiế hơn và có thể đã săn bắn cả thú lớn như ngựa.
1,2 Ma
Homo antecessor đựcHomo antecessor có thể là tổ tiên chung của người hiện đại và người Neanderthal. Theo ước tính hiện nay, con người có khoảng 20.000 - 25.000 gen, chia sẻ 99% ADN chung với người Neanderthal đã tuyệt chủng, và 95-99% ADN chung với tinh tinh là họ hàng tiến hóa tương đối gần nhất với người hiện đại.
Các biến thể gen liên quan đến kiểm soát tiếng nói FOXP2 của con người, đã được xác định là giống hệt với của người Neanderthal. Nó dẫn đến suy luận rằng Homo antecessor cũng phải có gen FOXP2 như ở người hiện đại.
Theo một nghiên cứu năm 2015, người đàn ông giả thuyết Adam nhiễm sắc thể Y, tổ phụ gần đây nhất của tất cả nam giới hiện nay trên thế giới, được ước tính đã sống ở Đông Phi khoảng giữa 200 và 300 Ka.
160 Ka
Homo sapiens (Homo sapiens idaltu) ở Ethiopia (sông Awash, gần làng Herto) thực hành tang lễ và xẻ thịt hà mã. Bằng chứng tiềm năng sớm nhất về tính hiện đại giải phẫu và hành vi phù hợp với giả thuyết liên tục, bao gồm sử dụng đất son đỏ và câu cá.
Người đàn bà giả thuyết Eve ti thể, tổ mẫu gần đây nhất của tất cả phụ nữ hiện nay trên thế giới, được ước tính đã sống ở Đông Phi khoảng giữa 100 và 200 Ka. Lưu ý rằng không có bằng chứng về bất cứ sự chênh lệch di truyền hay đặc trưng nào đáng kể của bà với nhóm xã hội của bà tại thời đó. Tổ tiên cũng như những người cùng thời của bà Eve là Homo sapiens.
Xuất hiện các nhóm đơn bộity thể M và N trong quá trình di chuyển ra khỏi châu Phi. Những Homo sapiens rời khỏi châu Phi này có thể đã giao phối với người Neanderthal mà họ bắt gặp.
50 Ka
Các hành vi hiện đại phát triển, theo mô tả lý của thuyết "đại nhảy vọt". Di cư tới Nam Á.
Đột biến gen M168 mà hiện tất cả các nam giới ngoài châu Phi hiện mang theo. Xuất hiện các nhóm đơn bộity thể U và K.
