Tra 200.000 e 300.000 anni fa, l'Homo erectus diede origine all'Homo sapiens. Data la natura graduale dell'evoluzione, è difficile identificare con precisione quando si sia verificata questa transizione, cosicché certi fossili di questo periodo sono considerati tardi esemplari di Homo erectus da alcuni scienziati e primi esemplari di Homo sapiens da altri. Benché classificati nello stesso genere e nella stessa specie, questi primi Homo sapiens non sono identici nell'aspetto agli esseri umani moderni.
Tra 200.000 e 300.000 anni fa, l'Homo erectus diede origine all'Homo sapiens. Data la natura graduale dell'evoluzione, è difficile identificare con precisione quando si sia verificata questa transizione, cosicché certi fossili di questo periodo sono considerati tardi esemplari di Homo erectus da alcuni scienziati e primi esemplari di Homo sapiens da altri. Benché classificati nello stesso genere e nella stessa specie, questi primi Homo sapiens non sono identici nell'aspetto agli esseri umani moderni. Nuove documentazioni fossili indicano che l'uomo moderno, l'Homo sapiens sapiens, comparve per la prima volta circa 90.000 anni fa.
Il mondo scientifico non è unanime nel descrivere gli esseri umani moderni come risultato di un processo evolutivo continuo dal primo Homo sapiens. Il disaccordo riguarda principalmente il posto occupato nello sviluppo evolutivo dai neanderthaliani, spesso classificati come Homo sapiens neanderthalensis (o Homo neanderthalensis) nella catena dell'evoluzione umana. I neanderthaliani (che prendono il nome dalla valle del Neander, in Germania, dove fu trovato uno dei primi crani appartenenti a questa specie) occuparono parte dell'Europa e del Medio Oriente da 100.000 anni fa fino a circa 35.000-40.000 anni fa. Fossili di varietà delle prime forme di Homo sapiens sono stati trovati anche in altre parti del Vecchio Mondo.
La disputa sui neanderthaliani comprende anche la questione delle origini evolutive delle moderne popolazioni umane, o razze. Sebbene non sia possibile una precisa definizione del termine razza, popolazioni umane geograficamente molto distanti sono caratterizzate da numerose differenze fisiche, che contribuiscono a definire razze diverse. La maggioranza di queste differenze rappresenta adattamenti a condizioni ambientali locali, un processo che secondo alcuni scienziati sarebbe iniziato con la diffusione dell'Homo erectus in tutte le parti del Vecchio Mondo circa un milione di anni fa. Secondo queste ipotesi, lo sviluppo umano a partire dall'Homo erectus sarebbe stato una continua evoluzione sul posto: le popolazioni locali si sarebbero evolute ciascuna indipendentemente dall'altra, cambiando fisionomia nel corso del tempo. I neanderthaliani e altre forme arcaiche di Homo sapiens sono considerati discendenti dell'Homo erectus e a loro volta progenitori degli esseri umani moderni.
Altri studiosi ritengono invece che la differenziazione razziale sia un fenomeno relativamente recente. Secondo costoro, le caratteristiche dei neanderthaliani – fronte bassa e sfuggente, grandi arcate sopraccigliari e grande faccia quasi priva di mento – sono troppo primitive perché essi possano essere considerati progenitori dell'uomo moderno. Questi scienziati collocano i neanderthaliani su un ramo laterale dell'albero evolutivo umano, un ramo destinato a estinguersi. Secondo questa teoria, l'umanità moderna avrebbe avuto origine nell'Africa meridionale o nel Medio Oriente.
Evolutisi forse tra 90.000 e 200.000 anni fa, questi umani si diffusero successivamente in ogni parte del mondo, soppiantando le locali popolazioni più arcaiche di Homo sapiens. Oltre che da alcuni ritrovamenti frammentari nell'Africa meridionale, le conferme a questa teoria vengono dai confronti del DNA mitocondriale (una forma di DNA che viene ereditata solo dalla madre) di donne appartenenti a ciascuna delle aree geografiche. Questi studi suggeriscono che gli esseri umani possono essere derivati da una singola generazione nell'Africa subsahariana o forse nell'Asia sudorientale. È questa la cosiddetta ipotesi di "Eva mitocondriale", ipotesi peraltro rifiutata dalla maggior parte degli antropologi, che ritengono la razza umana molto più antica.
Quale che sia l'esito di questo dibattito scientifico, vi sono prove che attestano come i primi gruppi di Homo sapiens fossero assai efficienti nei climi talora assai inclementi dell'Europa dell'ultima glaciazione. Inoltre, per la prima volta nell'evoluzione umana, tra questi gruppi si diffuse l'uso della sepoltura dei defunti. I cadaveri venivano talvolta sepolti con utensili in pietra, ossa di animali e persino fiori.
