一九二九年十二月二日，北京西南周口店龙骨山，天已经很冷。傍晚时分，二十五岁的裴文中带着工人，点着蜡烛，在发掘坑北裂隙的沙土里小心清理。忽然，土层中露出一件圆圆的、又硬又湿的东西。他屏住呼吸，用刷子一点点扫去泥土，半个猿人头盖骨的轮廓显了出来；再往下清理，另一半也在。据他后来回忆，当时心跳得厉害，双手都有些发抖，头骨潮湿易碎，当晚便小心包裹、烘干加固，随即送往北平交给步达生等中外学者共同鉴定，消息传出，学界为之震动。这，就是后来震惊世界的第一个完整的「北京人」头盖骨。
这件事不是一个人的孤军奋战。周口店的发掘，由中国地质调查所主持，翁文灏在其中统筹协调，争取经费、组织中外合作；加拿大解剖学家步达生负责化石的研究与定名，把它命名为中国猿人北京种，俗称北京人；杨钟健等一批中国年轻学者也参加了田野和研究工作。裴文中一九二七年从北京大学地质系毕业，一九二八年到周口店负责发掘现场。完整头盖骨的出土，把人类的历史向前推了几十万年，周口店从此成为研究人类起源的一处圣地。
发现之后，他没有停在原地。一九三五年，他赴法国深造，跟随旧石器考古学名家学习，获得巴黎大学博士学位，回国后继续主持周口店的发掘和研究。他又在遗址里找到了人工打制的石器和用火的灰烬遗迹，证明北京人已经能够制造工具、懂得用火，把周口店从一处单纯的化石地点，变成了旧石器时代早期人类文化的完整见证。他还在发掘方法上立下规范，要求按地层、按方格仔细记录，使后来的工作有章可循。后来在周口店接续主持发掘的贾兰坡，就是他和杨钟健等前辈一手带出来的后辈。
抗战时期，为避免包括头盖骨在内的北京人化石落入敌手，有关方面计划将化石暂运美国保存，化石却在转运途中失踪，至今下落不明，这是科学史上的一大憾事，具体经过众说纷纭，这里只如实记下一笔，不作演义。裴文中后半生走遍中国，在山西、陕西、内蒙古、贵州、广西等地调查发掘旧石器时代和古生物地点，还主持过广西巨猿化石的考察，是中国旧石器考古学的主要开拓者之一。一九五五年，他成为中国科学院学部委员，此后兼任北京自然博物馆馆长，一九八二年在北京去世。
龙骨山那个烛光摇曳的傍晚，他亲手取出的头盖骨虽然实物失踪，由它确立的科学结论却早已写进了历史。一个二十五岁的年轻人在坑底的那一刷，刷开的是东亚人类史的大门。
❝余将头骨捧出，烛下谛视，知为远古人类之骨也。（大意）❞