I primi resti conosciuti di Cro-Magnon hanno un'età compresa tra 35.000 e 45.000 anni, in base alla datazione radiometrica. I resti più antichi, da 43.000 a 45.000 anni fa, sono stati trovati in Italia e in Gran Bretagna. Altri resti mostrano anche che i Cro-Magnon hanno raggiunto l'Artico russo circa 40.000 anni fa.

I Cro-Magnon avevano corpi potenti, che di solito erano pesanti e solidi con muscoli forti. A differenza dei Neanderthal, che avevano la fronte inclinata, i Cro-Magnon avevano la fronte dritta, come gli esseri umani moderni. Le loro facce erano corte e larghe con un grande mento. Il loro cervello era leggermente più grande di quello dell'uomo medio di oggi.