Situs Sangiran ditemukan pertama kali pada tahun 1864 lewat penelitian yang dilakukan oleh P.E.C. Schemulling. Fossil yang ditemukannya di Sangiran ialah berupa fossil vetebrata. Penelitian kemudian dilanjutkan oleh Eugene Dubois pada tahun 1895, namun Dubois tidak tertarik dan tidak terlalu yakin untuk dapat menemukan apa yang dicarinya di Sangiran. Sebelumnya Dubois pernah mengunjungi Sumatra atas obsesi kuat untuk mencari missing link yang menjadi gejolak teori evolusi Darwin. Dubois mengungkapkan missing-link harus dicari di daerah tropis yang tidak pernah tersentuh dinginnya es.
Selama di Sumatra, Dubois mengeksplorasi gua gua, namun temuannya disana bukanlah yang dia harapkan karena fosil fosil nya terlalu muda. Pada 1889 terdengar kabar penemuan fosil manusia Wadjak di Tulungagung, Jawa Timur. Dubois mengalihkan perhatian nya ke Jawa, khususnya di Desa Trinil, Ngawi dimana pada 1891, ditemukan gigi primata purba disana. Nama Situs Sangiran mulai dikenal sejak seorang peneliti bernama Von Koenigswald melakukan penelitian pada tahun 1934. Beberapa tahun berikutnya, 1936 ditemukan fosil manusia purba pertama yang kemudian diberi kode S1 (Sangiran 1).
Dari penemuan ini, penelitian di Sangiran semakin bertambah tahun demi tahun dan menghasilkan berbagai temuan penting seperti fosil Meganthropus paleojavanicus dan Pithecanthropus erectus. Pada tahun 1941, Penggalian oleh von Koenigswald berakhir, sebagian koleksi-koleksi temuannya disimpan di bangunan yang didirikannya bersama Toto Marsono di Sangiran, yang kemudian menjadi cikal bakal Museum Purbakala Sangiran. Museum diresmikan oleh Menteri Pendidikan dan Kebudayaan pada Desember 2011, dimana Situs ini terbuka untuk umum.