山顶洞人头骨模型。
山顶洞人化石的发现是相当分散的，上下距离很大，最上层位是第1层，发现头骨和下颌骨破片、牙齿、桡骨、指骨等。3件头骨中，102号和103号发现于第8层面，101号发现的时间晚6天或7天（1933年11月9日），其发现层位可能低于第8水平层；其后11月17日至19日发现的110号（右上颌骨）出于第13水平层，而109号（下颌骨）于11月20日发现，属第14水平层。发现化石最低的水平层是17层和18层，从中出土了脊椎骨。发现化石的距离上下相差8.5米，这意味着人骨埋藏经历了相当长的时间；因此，他们所有个体属于同一家庭的可能性不大，但不排除是同一家族几代人的尸骨埋于一个洞穴中（吴新智，1961年）。
山顶洞人化石究竟有多少个体？依魏敦瑞1939年发表的资料为7个个体，1947年则著文认为大约有10个个体。经吴新智（1961年）再研究，他认为，把两件下颌骨看作代表另外两个个体，则山顶洞人群包括老年男性1人（101号），中年或壮年1人（108号），壮年（110号）1人，中年女性3人（103号、104号、109号），青壮年女性1人（102号），不明性别的青少年1人，以及5岁左右的幼童和初生婴儿（或胎儿）各1人，共计10个个体。
山顶洞人复原像。
山顶洞人头骨的形态特征既有一定的复杂性，又有相当多的共同性。其共同性包括整个头骨粗硕，头很长，前额倾斜，上面部低矮；整个面部在垂直方向上都有中等程度的凸出，具有中等程度的硬腭，眼眶低矮，梨状孔宽阔，其下缘呈鼻前窝型等。这些特征有的是化石晚期智人共有的特征，有的是与今日蒙古人种、特别是其中的中国人、爱斯基摩人和美洲印第安人相近的。另外，如部分低眶、宽鼻虽与现今蒙古人种不同，但与我国化石晚期智人一致。
从与中国新石器时代人骨进行对比之后，似乎可以看出山顶洞人与现在中国人之间在眼眶和鼻形上存在着继承关系。此外101号头骨的全面高指数、102号和103号的高头、103号头骨上的矢状脊及大的横颅面指数都应该看作蒙古人种特征的表现。依上述形态特征和多项测量值，吴新智（1961年）认为：“山顶洞人代表原始的蒙古人种，而与中国人、爱斯基摩人、美洲印第安人特别相近。”
山顶洞人头骨形态特征具有相当的复杂性，它们也有一些与典型蒙古人种不一致的特征，如101号和102号头骨的颜面上部和鼻根部的水平凸出等。此外，山顶洞人还有一些特殊的形态特征，如102号头骨有人工变形，110号下颌有多生门齿，上第二臼齿颊舌径特别大等，都是化石人类罕见的特征。若将山顶洞人与现代人相比，可清楚地看到其头骨上保留的若干原始性——如眼眶低矮、泪腺窝浅、颞鳞有的呈三角形、鼓板水平轴与正中矢状面所夹的角度大，枕骨大孔朝向后方、颏孔位置较低且较后，颏部凸度较小等。
山顶洞人应有较强的社会组织
在山顶洞发掘过程中，对各种考古遗物和人类化石及各种遗迹都做了详细的记录，据此，大体可以认定，山顶洞的下室可能是当时人的墓地。1933年11月2日和3日于第8水平层发现103号和102号头骨，11月9日发现101号头骨，11月17日至19日于第13水平层发现110号山顶洞人右上颌骨。依此类推，101号头骨应发现于第8水平层下、第13水平层上，可能与103号和102号不在一个水平层内，而后两者无论水平层位或方号K9或J8方内，可以想象是同时被埋入的。
101号头骨发现时头顶向上，侧向左方。在头骨之后有一对残破的骨盆，盆骨之后有两根股骨，左股骨比较完整，右股骨两端都破碎了，在附近还有1件残破的肩胛骨。在头骨左侧附近发现了带有穿孔的海蚶壳、狐犬齿等装饰品，发现盆骨和大腿骨附近有一部分土呈朱红色，系赤铁矿粉所染的结果。在这具尸骨上部还发现一块赤铁矿。由盆骨和股骨在地层中埋藏的情况，尚可看出原来埋放的位置。
由以上情况不难看出下室原是墓地，其理由有3点：第一，在发现山顶洞人的尸骨和随葬的装饰品的地方均撒有赤铁矿粉和用此种颜料染过的装饰品，不少装饰品尚残留有红颜色。这种埋葬习俗在旧石器时代晚期是常见的，如在德国的奥伯卡塞尔发现的克罗马农人的遗骸均染有红色；我国甘肃新石器时代墓葬中，早在1925年就有这方面的记述。第二，与人骨一起发现的有装饰品，如石珠见于头部附近，而穿孔兽牙则发现于臂骨附近，显然是随葬品。第三，人骨仍然部分地处于自然状态。
在堆积中存在许多掏洞的动物化石，如多种鼠类以及獾和鼬等，这些动物的活动扰乱了原来的堆积，翻动了被埋藏的山顶洞人的尸骨，导致我们今日无法了解当时的葬仪；加之自然风化以及被鬣狗等大型肉食类啃咬，致使出土的山顶洞人尸骨残缺不全，难以对他们在抽象思维的发展及社会组织方面有更多的了解。
就目前所知，墓葬可能始于旧石器时代中期的后期，旧石器时代晚期者则更多。我国在这方面的研究相当薄弱，自1933年发现山顶洞墓葬后，至今仍无新的发现。山顶洞人墓葬在中国旧石器考古学研究中有重要意义，是我们了解当时人抽象思维的发展、社会组织、习俗、亲属制的最重要的资料。
山顶洞人葬礼复原图。
山顶洞人102号和103号发现于同一探坑和同一水平层说明，当时已存在合葬，这在欧洲旧石器时代晚期也是很普遍的，或许表明山顶洞人已有了公共墓地，3个不同年龄的人同葬于下室。若如此，山顶洞人应有较强的社会组织。山顶洞人可能有敬老的习俗，101号尸骨附近发现较多的装饰品，应是这方面有力的证据。撒赤铁矿粉习俗说明当时人抽象思维的发展。红色象征着血液，以示死者血液长流，虽死犹生，灵魂仍生活在氏族成员中间。
山顶洞人处于母系还是父系氏族社会？
关于山顶洞人社会组织可供探讨的资料不多，如上述102号和103号头骨可能是同时埋葬的，暗示有合葬的习俗。从现有的记录看，老年男性上有较多装饰品，穿孔的蚶壳和穿孔狐犬齿均发现于其尸骨附近；而102号女性头骨附着的土中发现7件骨珠，可以认为是她的随装头饰。他们尸旁都有赤铁矿粉染色，这一切似可说明当时氏族成员是平等的。依魏敦瑞研究，他们都是因伤致死的，或许是在氏族械斗中的牺牲者；出于对他们的尊敬，随葬了较多的装饰品。这一切似允许推测当时已有紧密的以血缘为纽带的氏族组织。
究竟山顶洞人处于母系还是父系氏族社会，从理论上说母系氏族社会可能性大一些，但现有的山顶洞人资料不能证明这一点。至于裴文中提出的原始氏族社会说，大概难以成立，因所立论材料有误，如上述石珠发现在102号女性的头骨上，而不是“男的头上有用石珠串作的特殊装饰品”。
关于山顶洞人文化交流的资料也不多，山顶洞人体质某些性状显示出存在基因交流。从国内旧石器时代装饰品少这一点看，山顶洞人遗址出土的大量装饰品或许可视为文化交流的证据；但它不像河北阳原虎头梁遗址出土的装饰品（13件）那样，石制品技术和石器类型外来因素清楚，在山顶洞人石器中则得不到这方面有力的证据。山顶洞人活动范围扩大或存在交流是可以肯定的，如赤铁矿和海蚶壳等都产在数百里之外，若不是亲取，则应是通过交换而得到。在遗址里发现的一种大型的淡水介壳，“定是原始人从相当远的地方带入山顶洞中的”（裴文中，1939年）。由这些点点滴滴的文物资料，可以想象山顶洞人与外界存在文化交流，活动范围较其前扩大，甚至可能存在物物交换。
在山顶洞人遗址出土的文物中，存在许多反映抽象意识的遗物。在尸体上撒赤铁矿粉，红色象征着血液，示意氏族成员仍然活着；大量的装饰品及部分这类文物上可见红色，显示当时人有爱美的习俗，有打扮自己的意识。加之骨针的发现，表明当时人懂得缝衣，成为同自然斗争的新武器，从中也可体现出美。有刻纹鹿角棒、磨光的斑鹿下颌骨及饰红色条纹砾石的发现，虽目前还不能很好地解读其真实的意义，但似可认为它们是反映抽象思维的遗物。到目前为止，在全国旧石器时代晚期遗址中，山顶洞人遗址出土文物所反映古人类抽象思维发展的遗物是最多的。从这方面和对磨制、钻孔技术的应用可知，其发展水平与世界其他地区同时代的大体相当，是同步的，为社会向更高阶段发展奠定了物质的、技术的和精神的基础。
周口店遗址出土的洞熊化石。
山顶洞人生活资料的来源可能仍然是多源的，大量的朴树子在遗址中发现，应视为采食的证据。另依附近相当层位的孢粉分析，当地有丰富的采集资源。作为采集经济组成部分的捕捞活动资源也相当丰富，遗址里发现的蜗牛、各种淡水蚌壳、蛙的化石等可说明这一点。大量的鸵鸟蛋片在遗址中发现，表明鸟蛋也是食物的来源之一。在山顶洞鸟群中，虽有大量的猛禽，但也有相当多中、小型的夏候鸟，捉鸟或捡蛋应是其经常的经济活动之一。
在哺乳动物中，最多的是虎、北京斑鹿和兔子，仅就欧洲野兔而言就有数千个个体。野兔既是猛禽和猛兽觅食的对象，更应是人类捕食的对象。在遗址里野兔化石的大量存在，可部分地说明它是被山顶洞人捕捉为食的证据。北京斑鹿也很多，虽大都发现于下窨（完整骨架），还有几十件头骨，但大多数角已脱落。这一现象恐非巧合，可能与当时狩猎有关，或许是不同季节猎鹿的证据，还可能是其主要狩猎对象。从山顶洞人遗址出土的偶蹄类化石种类虽然不多，但多数是老幼个体，显示当时人狩猎能力仍然不强，多对这些动物的老幼个体下手。
