山顶洞人化石是指在中国华北地区旧石器时代晚期发现的人类化石，属于晚期智人。这些化石因其发现地点——北京市周口店龙骨山北京人遗址顶部的山顶洞而得名。

山顶洞人化石的发现始于1933年，当时在北京周口店北京猿人洞上方的一个被称为山顶洞的古代人居洞中，挖掘出了三个人类头骨及其他骨骼化石，这些化石代表着至少八个个体。这些化石被认为是新人阶段的产物，地质年代大致相当于欧洲旧石器时代的晚期。山顶洞人骨周围散落的红色赤铁矿粉末显示了古人有意为之的行为，这可能是出于对死亡的认识和对祖先的尊重。此外，山顶洞中还发现了多种哺乳动物化石，其中包括现已灭绝的物种，如洞熊、最后斑鬣狗和鸵鸟。

山顶洞人的三个头骨分别属于一位老年男性、一位青年女性和一位中年女性。老年男性的头骨特点包括头顶低矮、额骨扁塌、眉弓粗壮，且拥有铲形门齿。青年女性的头骨因长期缠绕头部而变形，头顶较高，眼眶较低，鼻孔宽阔，嘴巴突出。中年女性的头骨头顶中部隆起，两侧平坦，鼻孔狭窄，眼眶较高。这些特征表明山顶洞人与现代黄种人有着一定的相似之处。山顶洞人的时代通过放射性碳测定大约在1.1-1.8万年前。

山顶洞分为洞口、上室、下室和下窨四个部分。洞口朝北，高度约四米，宽度约五米。上室位于洞穴东部，南北宽约八米，东西长约十四米。在这个区域发现了灰烬堆、骨针、装饰品和少量石器。下室位于洞穴西部较低的位置，深度约八米。在这里发现了三具完整的人头骨和一些躯干骨，以及围绕人骨的赤铁矿粉末和随葬品。下窨位于下室深处，是一条南北长三米、东西宽一米的裂隙，这里发现了许多完整的动物骨架。

山顶洞人的化石共代表了八个不同性别和年龄段的个体。他们的体质已经相对先进，头骨最宽的部分靠近顶结节，牙齿较小，齿冠较高，下颌前内曲明显，下颏突出，脑容量达到了1300-1500毫升。这些特征与现代人相似。男性平均身高约为1.74米，女性为1.59米。关于山顶洞人的种族归属，有不同的观点。德国体质人类学家魏敦瑞曾提出，老年男性头骨的测量指标类似于西欧的化石智人，如克罗马农人，但从形态学角度来看，他又是原始的蒙古人种。女性头骨之一属于美拉尼西亚人类型，另一具则属于爱斯基摩人类型。然而，中国古人类学者的研究表明，老年男性头骨的所有面骨测量指标都与现代或化石的蒙古人种相近，而非西欧的化石智人。女性头骨之一因人工变形无法作为种族分析的正常依据，但其面骨部分的主要测量值和指数都接近现代或化石的蒙古人种。另一具女性头骨的测量结果显示，她是与爱斯基摩人、美洲印第安人和中国人有密切联系的原始蒙古人种的代表。山顶洞人代表了原始蒙古人种，但个体之间仍存在一定差异，表明蒙古人种仍在形成过程中。有些学者认为，种族形成的年代要比山顶洞人早得多。

山顶洞人的装饰品种类丰富，包括穿孔的兽牙、海蚶壳、小石珠、小石坠、鲩鱼眼上骨和刻沟的骨管等。穿孔兽牙数量较多，有125枚，除了1枚虎门齿外，其余均为獾、狐、鹿、野狸和小食肉动物的犬齿。穿孔海蚶壳共有3个，都在铰合部下方磨穿成孔。制作最为精细的是7颗小石珠，原材料为白色石灰岩，形状不规则，大小相近，最大的直径为6.5毫米，孔眼由一面钻成，珠表面被染成红色。这些小石珠大多分散在头骨附近，可能是用于头饰。石坠采用天然的椭圆形黄绿色岩浆岩小砾制成，两面扁平，其中一面经人工打磨，中央对钻成孔。还发现了1件鲩鱼的眼上骨和4件骨管。前者在边缘处钻有一小孔，局部染成红色；后者用鸟骨制成，管体光滑，有摩擦痕迹，表面有短而深的横沟，多少不等但排列整齐，显然是为了连接其他饰物而刻意雕刻的。

山顶洞人主要依靠渔猎和采集为生。在遗址中发现了大量的野兔和数百个北京斑鹿个体的骨骼，这些都是他们狩猎的主要目标。遗址中还发现了鲩鱼、鲤科的大胸椎和尾椎化石，这表明山顶洞人能够捕捞水生动物，将其生产活动扩展到了水域，这也标志着人类认识和利用自然界能力的提升。山顶洞人的石器虽不典型，但骨器和装饰品制作得十分精致。他们掌握了钻孔技术，不仅能单面直钻，还能双面对钻。在鲩鱼的眼上骨和直径仅为3.3毫米的骨针上钻出细孔，表明技术水平已相当娴熟，制造钻孔工具的技术已经达到一定水平。山顶洞人还掌握了磨制技术。尽管这项技术仅用于制造装饰品，但它为后来新石器时代磨制工具的出现奠定了基础。山顶洞人还懂得使用赤铁矿粉末染色的方法，这让装饰品更加鲜艳美丽。钻孔、磨制和染色技术的应用展示了人类生产技能的进步，也让生活内容变得更加丰富多彩。骨针的出现意味着当时人们已经学会了缝纫。缝缀起来的兽皮不仅可以搭建住所，抵御寒冷，还可以遮蔽身体。而装饰品的出现，则表明山顶洞人已经有了审美的概念。山顶洞人将死者埋葬在下室，这表明他们已经有了一些原始的宗教信仰。有人认为尸体上及周围的赤铁矿粉象征血液，人死后血枯竭，再加上同色的物质，是为了让死者在另一个世界中复活。

山顶洞人生存的自然环境与现今当地的景象类似。山上覆盖着茂密的森林，山下则是广阔的草原。虎、洞熊、狼、似鬃猎豹、果子狸和牛、羊等生物在此栖息。