Les plus anciens vestiges connus de Cro-Magnon ont entre 35 000 et 45 000 ans, d'après la datation radiométrique. Les vestiges les plus anciens, datant d'il y a 43 000 à 45 000 ans, ont été trouvés en Italie et en Grande-Bretagne. D'autres vestiges montrent également que les Cro-Magnons ont atteint l'Arctique russe il y a environ 40 000 ans.

Les Cro-Magnons avaient un corps puissant, généralement lourd et solide avec des muscles puissants. Contrairement aux Néandertaliens, qui avaient le front incliné, les Cro-Magnons avaient le front droit, comme les humains modernes. Leur visage était court et large, avec un grand menton. Leur cerveau était légèrement plus gros que celui de l'homme moyen d'aujourd'hui.