Niejednakowość cech fizycznych osobników należących do tego samego gatunku biologicznego, czyli zmienność wewnątrzgatunkowa, jest zjawiskiem powszechnym w całej przyrodzie żywej. Człowiek pod tym względem nie stanowi, i nigdy nie stanowił wyjątku, przy czym - podobnie jak u innych gatunków zwierzęcych - zmienność ta jest u niego dwojakiego rodzaju: międzyosobnicza i międzypopulacyjna. Pierwsza polega na różnicy we wzroście, barwie włosów lub właściwościach chemicznych krwi między dorosłymi mężczyznami - mieszkańcami tej samej np. wsi. Druga kategoria zmienności przejawia się w fakcie istnienia statystycznie uchwytnych różnic między poszczególnymi populacjami gatunku, a ściślej mówiąc; w fakcie, że populacje ludzkie różnią się między sobą procentową częstością występowania lub wartościami przeciętnymi niektórych cech fizycznych (np. częstością występowania blondynów lub osób o grupie krwi RH-minus, lub średnią arytmetyczną wzrostu). Dobrą ilustracją obydwu rodzajów zmienności mogą być np. statystyczne rozkłady wzrostu dorosłych mężczyzn w paręsetosobowych próbkach zaczerpniętych losowo z dwu grup etnicznych; Pigmejów Pigmejów rejonu Ituri (wsch. Kongo) i Murzynów Murzynów plemienia Tutsi z Rwandy. Jak widać, zmienność wzrostu w obydwu grupach jest bardzo znaczna; różnica między najwyższymi i najniższymi osobnikami sięga 35 cm u Pigmejów i 40 cm u Tutsi.

Równocześnie populacje te(choć bardzo blisko siebie geograficznie) różnią się wybitnie między sobą, gdyż średnia wzrostu wynosi zaledwie 144 cm u Pigmejów, aż 177 cm u Tutsi; jest to różnica tak wielka, że obydwa rozkłady są w stosunku do siebie prawie całkowicie rozłączne, tzn. najwyżsi Pigmeje zaledwie sięgają wzrostem najniższych Tutsi. Przykład ten oczywiście dobrany jest skrajnie, gdyż obydwie porównywane tu grupy reprezentują właśnie dwa przeciwległe ekstrema wzrostu u ludzi. Pigmeje z dorzecza Ituri są najbardziej niskorosłą populacja ludzką świata, Tutsi - jedną z najbardziej wysokorosłych.

Sytuacją spotykaną znacznie częściej przy tego rodzaju porównaniach jest szerokie zachodzenie na siebie rozkładów cech; można wręcz uważać za regułę, że w cechach wykazujących zmienność ciągłą - takiej jak wzrost, ciężar ciała oraz wielkości i kształty poszczególnych partii ciała - rozpiętość różnic wewnątrz populacji jest na ogół większa niż różnica między populacjami (reguła ta ma jednak wyjątki; jednym z nich jest np. barwa skóry).

Zjawisko zmienności wewnątrzgatunkowej człowieka stanowi jeden z klasycznych przedmiotów badań antropologii. Można powiedzieć, że badaniom nad zmiennością poświęcają cztery główne cele.

Cel pierwszy - (historycznie najstarszym) jest zbudowanie systematyki zoologicznej gatunku Homo sapiens, tzn. przeprowadzenie możliwie najlepiej uzasadnionego i obiektywnego podziału ludzkości na jednostki systematyczne szczebla niższego niż gatunek: podgatunki, odmiany, rasy, typy itp. - z jednoczesnym podaniem dokładnej charakterystyki poszczególnych jednostek i wytyczeniem zasięgów ich występowania..

Cel drugi - to wykorzystanie obserwacji antropologicznych do badań nad etnogenezą, czyli nad procesami formowanie się migracji grup etnicznych (plemion, narodów) w okresie ostatnich kilku tysiącleci. Metoda badania polega tu, ogólnie mówiąc, na statystycznej analizie podobieństw poszczególnych grup etnicznych do siebie, przy czym chodzi z reguły o podobieństwo nie w tej lub innej cesze wziętej pojedynczo, lecz w zespole kilku lub kilkunastu cech równocześnie. Wykrycie takiego podobieństwa np. między dwiema niesąsiadującymi ze sobą grupami, A i B, może być zazwyczaj traktowane jako wskazówka wspólnoty ich pochodzenia (tzn. pochodzenia grupy A od grupy B lub na odwrót, względnie pochodzenia obydwu od jakiejś wspólnej grupy macierzystej - C), albo też jako ślad wchłonięcia przez grupę A pewnych domieszek ludnościowych ludnościowych grupy B (lub odwrotnie), a tym samym jako ślad kontaktu obu grup w przeszłości. Chodzi tu zatem o to, by przy użyciu danych antropologicznych dopomóc historykom w odpowiedzi na pytanie; kiedy, skąd i którędy przybyły poszczególne grupy etniczne do swych aktualnych obszarów zasiedlenia i z jakimi innymi ludami zetknęły się w trakcie owych migracji.

Trzeci cel - jaki antropolog może mieć na uwadze podejmując badania nad zmiennością, jest poznanie jej przyczyn, tzn. poznanie sposobu działania tych mechanizmów (przede wszystkim genetycznych), które wytwarzają i podtrzymują wglądnie niwelują zmienność cech, zarówno wewnątrz- jak i międzygrupową. Oto niektóre typowe rodzaje pytań, wokół których koncentrują się zainteresowania badaczy w tej dziedzinie.

  • Jakie czynniki wywołały powstanie zróżnicowania rasowego np. pod względem częstości grupy krwi?
  • Jakie znaczenie przystosowawcze mają "cechy rasowe", takie jak ciemnoskórość i szerokonosość ludów strefy tropikalnej?
  • Blondyzm Europejczyków, lub występowanie w niektórych populacjach anormalnych typów hemoglobiny?
  • Czy procesy selekcji naturalnej nadal działają we współczesnych populacjach ludzkich, a jeśli tak, to na jakie cechy, z jaką prędkością i w jakim kierunku?
  • Jakie czynniki np. demograficzne kulturowe, działanie tych procesów przyspieszają, a jakie blokują?
  • Jakie są biologiczne skutki krzyżowania się populacji o różnej przynależności rasowej?

Cały ten krąg problemów określa się skrótowo jako zagadnienie mikroewolucji człowieka, ponieważ głównym obiektem badań są w tym wypadku stosunkowo drobne przesunięcia w strukturze genetycznej grup ludzkich zachodzące na niewielkich odcinkach czasu, na przestrzeni kilku do kilkudziesięciu pokoleń ( w odróżnieniu od makroewolucji, czyli ewolucji na wielką skalę, rozgrywającej się w długich okresach czasu geologicznego i będącej przedmiotem badań paleontologii).

Badania mikroewolucji mieszczą w sobie problematykę niezwykle szeroką i reprezentują typowe pogranicze kilku różnych dyscyplin naukowych; mają liczne powiązania z genetyką, demografią, socjologią, ekologią i niektórymi działami medycyny. Gromadzone przez antropologów dane na temat zmienności cech znajdują też ważne zastosowania praktyczne. Z danych takich korzysta się na coraz większą skalę i w wielu krajach, przy normalizowaniu niektórych produktów i urządzeń przemysłowych, tych mianowicie, których rozmiary, kształt i konstrukcje muszą być możliwie precyzyjnie dopasowane do istniejących w danej populacji typów budowy ciała .Do tej kategorii wyrobów należy przede wszystkim odzież, ponadto prawie wszystkie narzędzia, maszyny, zwłaszcza takie w których operator obsługiwać musi jednocześnie większą liczbę urządzeń sterowniczych. Informacje na temat częstości występowania w populacji i sposobu dziedziczenia rozmaitych cech fizycznych są również niezbędne dla rożnego rodzaju ekspertyz antropologicznych przeprowadzanych dla sądownictwa. Klasycznym przykładem tego rodzaju zastosowań są ekspertyzy antropologiczne przeprowadzane w sprawach spornego ojcostwa.

Bardzo wcześnie w dziejach antropologii wystąpiła tendencja do uzupełnienia słownego, jakościowego opisu zmienności - opisami liczbowymi. Wyrazem tego było z danej strony rozwój antropometrii, tj. działu antropologii poświęconego technice mierzenia cech budowy ciała ludzkiego, z drugiej zaś strony - wprowadzenie do tej dziedziny badań metod statystycznych , pozwalających obserwacje gromadzone przez antropologów porządkować i analizować matematycznie.

Początki nowożytnej antropologii sięgają drugiej połowy XVIII w., a szczególnie intensywny jej rozwój przypada na drugą połowę XIX i początki XX w. Ustalono wówczas, i poddano międzynarodowemu uzgodnieniu, szczegółową listę punktów antropometrycznych, tj. ściśle zdefiniowanych i określonych odpowiednimi nazwami punktów na czaszce, szkielecie i na całym ciele człowieka żywego, oraz opracowano technikę pomiaru, długości różnych cięciw i łuków łączących poszczególne punkty, kątów zawartych między niektórymi cięciwami. Rozpowszechnił się również szeroko sposób ujmowania proporcji budowy ciała przy pomocy wskaźników ilorazowych, tj. liczb wyrażających jeden wymiar w odsetkach innego (np. większa szerokość mózgoczaszki, wyrażona w odsetkach największej jej długości, nosi nazwę wskaźnika głowy; niskie wartości tego wskaźnik , rzędu 65-75, cechują osobników mózgoczaszkach elipsowato wydłużonych wzdłuż osi czoło-potylica, czyli długogłowców , wartości wskaźnika wysokie, powyżej 82 - osobników mózgoczaszkach zaokrąglonych, czyli krótkogłowców).

Metody antropologii klasycznej znajdują liczne zastosowania i dziś, przede wszystkim przy analizie materiałów kostnych oraz w badaniach rozwoju fizycznego dzieci. Szczególnie okres po drugiej wojnie światowej, przyniósł znaczne wzbogacenie i udoskonalenie technik pomiarowych. Tak np. wprowadzenie do antropologii zdjęć rentgenowskich, co umożliwiło dokonywanie dokładnych pomiarów niektórych fragmentów szkieletu i grubości tkanek miękkich miękkich ludzi żywych. W niektórych przypadkach wprowadzenie nowego typu aparatury badawcze pozwoliło rzeczywiście mierzyć takie cechy, które dawniej ujmowane być mogły tylko opisowo, lub co najwyżej "artymetyzowane" w sposób sztuczny, przez dodawanie poszczególnym stopniom intensywności danej cechy umownych rang liczbowych. Np. rozpowszechnia się określenie barwy skóry i barwy włosów za pomocą reflektometru, przyrządu rejestrującego, o ile mniej światła słonecznego w poszczególnych pasma widma odbija dana powierzchnia w porównaniu z powierzchnią idealnie białą; w ten sposób barwa skóry osobnika może być wyrażona w postaci pewnej krzywej - co jest oczywiście metodą nieporównywalnie bardziej obiektywną i dającą bogatsze informacje od tradycyjnego sposobu określania jej "na oko" z barwami takiej czy innej skali sztucznej.

Dane tego rodzaju - wymiary, kąty, wskaźniki ilorazowe, i wszelkie inne liczbowe charakterystyki budowy ciała większych grup osobników - mogą być oczywiście analizowane metodami statystyki matematyczne. Podkreślić trzeba, że antropologia odegrała w tym względzie role pionierską; była pierwszym z działów biologii, w którym metody matematyczne zastosowano na dużą skalę. Rachunek korelacyjny, wielocechowe pomiary podobieństwa, testy istotności różnic - były w antropologii rutynowo używanymi technikami analizy materiału już w czasach, gdy w innych dyscyplinach biologicznych ( z wyjątkiem genetyki) dominowały jeszcze opisy jakościowe, lub co najwyżej proste, zbiorcze charakterystyki statystyczne w rodzaju średnich matematycznych lub zestawień procentowych.

Ponadto przedmiotem badań antropologii są jeszcze dwa aspekty zmienności człowieka, mianowicie jego rozwój rodowy (antrogeneza) i rozwój osobniczy (ontogeneza, w szczególności zagadnienia genetycznych i środowiskowych mechanizmów sterujących procesami wzrastania i dojrzewania). Tak pojętą antropologie można określić jako naukę o zmienności cech fizycznych człowieka w czasie i w przestrzeni - i takie właśnie rozumienie zakresu tej dyscypliny przyjęte jest powszechnie w krajach kontynentu europejskiego. Natomiast w krajach anglosaskich w szczególności w Anglii i USA, przyjęto rozumieć pod nazwą antropologii zespół wszelkich w ogóle nauk, nie tylko biologicznych, traktujących człowieka z porównawczego punktu widzenia; w związku z tym wyróżnia sie tam, obok antropologii fizycznej, również antropologią kulturową, przy czym w zakres tej drugiej wchodzą archeologia prehistoryczna, etnografia i etnologia, niektóre zagadnienia językoznawstwa, a także ogólna teoria kultury.