北京人头盖骨化石是由古人类学家裴文中在1929年于北京周口店发现的，后来考古学将这种古人类正式定名为：中国猿人北京种，简称“北京人”。1936年，在中国考古学家贾兰坡的主持下，另外三个完整的北京人头盖骨和一个完整的人类下颌骨又相继在周口店被挖掘出来。这一发现对世界考古界和人类起源学说都具有极大的历史意义，所以，北京人头盖骨也显得弥足珍贵。

5个北京人头骨化石被发掘出来后，一直存放于美属北平协和医院的地下冷库中，但是，到了1937年，日本发动了全面侵华战争，为了保护北京人头盖骨的安全，1941年年底，国民党政府和美国方面经过协商作出决定：将头盖骨化石由美国领事馆安排，带出中国，暂存美国，战后再给予归还。但不幸的是，太平洋战争爆发，日军俘虏了担任本次运输任务的美国兵，从此，北京人头盖骨化石便离奇失踪。

对于北京人头盖骨的去向有众多猜想：

一、日本人手里：1941年运输化石的火车是在天津被日军劫掠，日军占领北京后，曾对存放过“北京人”化石的协和医院进行严密搜查。而化石被带到日本后存放于日本皇宫，也最有可能流失到日本民间。（中国科学家曾为此到日本寻找无果）

二、美国人手里：也有猜想说，美国人对此也早有觊觎之心，所以在运输之前就已掉包，刚好借日军俘虏之机造成死无对证、离奇失踪的效果。（没有确切的证据根据）

三、在中国国内：据说，一位“731”部队的日本兵在去世前曾透露：当时日本截获了北京人头盖骨化石后，并没有立即带回日本，而是暂时依然存放于北平协和医院。战败后，就在协和医院往东两里地的一个松柏树林里就地掩埋，并在掩埋处旁的一棵树上刮下一块树皮作为标记。（1996年找到此树，挖地三尺也没发现）

四、随阿波丸号沉没：1945年，阿波丸号在福建海域被美国潜水艇“皇后鱼号”发射的鱼雷击沉，船上有数百日本人、40吨黄金、12吨白银、49箱左右珠宝文物、并且还有北京人头盖骨。（1977年曾打捞，无果）