诺因乌拉的匈奴墓中出土的匈奴贵族织物
在古代，图像学和模糊的文字记载不足以证实某个种族的真实人种。因此，要确定匈奴人的真实种族来源，一定需要借助人类学的研究成果。
可喜的是，现在已经有不少体质人类学的成果，比较精准地揭示了匈奴人的血统构成：匈奴人的主要成分是蒙古人种的北亚类型。
俄联邦境内泰雷津出土的匈奴女性遗骨
20世纪以来，人类学者对不同地区发现的匈奴墓葬进行了人骨鉴定。杜门对蒙古各地匈奴墓葬出土的38个头骨的研究结论是：从其平均值可以判定，匈奴帝国时期，综合的颅骨系列在人种上属于蒙古人种北部亚洲类型。
20世纪60年代，格赫曼对伊沃尔加匈奴墓地发现的部分头骨进行了研究，认为伊沃尔加的居民可分出在铜石并用时代的土著居民、与诺音乌拉墓地相似的匈奴人和中国古代北方居民三个群体，达维多娃也持同样的意见。这些人基本上都是蒙古人种。
2000年，韩国国立中央博物馆、蒙古国立历史博物馆和蒙古科学院历史研究所联合发掘乌兰巴托西南的莫林·托勒盖匈奴墓，经韩国人类学家鉴定，墓主为30岁左右的匈奴壮年女性，身高约1∙5米，体貌与现在的蒙古人比较接近。
而在中国国内，对于匈奴族群成分的研究一刻也没有停过。人类学家对春秋战国时期具有匈奴文化因素，也就是春秋时代属于北狄文化的杭锦旗桃红巴拉、凉城崞县窑子、包头西园等墓葬所出的头骨进行鉴定。桃红巴拉居民具有偏阔的中鼻型、低眶型和颇大的上面部扁平度，显示出北亚蒙古人种的某些特性。崞县窑子8个颅骨的主要特征属于北亚蒙古人种，具有偏短、偏阔的正颅型、中等偏狭的面型，偏低的中眶型和较狭的鼻型以及较大的上面部扁平度。这些人的面相，与遥远的外贝加尔地区匈奴人的遗骸相吻合，这说明在征服外贝加尔的匈奴军队中，此前早已有来自中国北方人群的基因融入。
中国境内部分汉代匈奴墓葬也由专家做了人种鉴定。陕西神木大保当墓地是东汉初期至中晚期归顺汉朝的南匈奴人墓葬。这里出土的匈奴人遗骨显示：南匈奴人整体上与蒙古人种北亚类型明显接近。
