Para responder a la cuestión del origen de la población vasca hay que acudir a las tumbas, necrópolis y yacimientos medievales, protohistóricos y prehistóricos. De esta forma y fundamentalmente mediante el análisis del material óseo, se abre un camino para indagar el origen de la población vasca. Modernamente, las investigaciones sobre poblaciones medievales en las tres provincias de la Comunidad Autónoma y Navarra -Cenarruza (Ziortza), Garai, Astigarribia, Ordoñana, Karrantza, Orreaga, Alaiza, etc.- están dirigidas, por un lado, al análisis antropológico de cráneos y huesos largos, y por otro, a la determinación de grupos sanguíneos ABO lográndose esto mediante una técnica moderna que se vale de la inhibición que se da cuando se incuba un anticuerpo con un suero fisiológico que tiene una trituración ósea en suspensión. Esta ciencia, llamada Paleoserología, permite conocer las frecuencias de grupos sanguíneos ABO de poblaciones desaparecidas, siendo así posible compararlas con las frecuencias de sus descendientes probables. Mediante ellas se ratificarían, por la identidad de las fórmulas sanguíneas, las concordancias métricas y morfológicas entre los cráneos vascos de hoy día y los de la Edad Media. Del mismo modo, la investigación se ha extendido a la paleodemografía y paleopatología, reconstruyéndose la forma de vida de los grupos humanos y las enfermedades que sufrían. Exponente de ello la tumba bajo un manzano de los Anda de la muralla de Vitoria del s. XII, donde fue enterrada una joven de menos de 20 años que tenía una moneda introducida entre los labios para pagar el tributo funerario, o el pésimo estado de la dentadura de la población muerta muy joven, o las anomalías de un cráneo escafocéfalo (en forma de quilla), o los estigmas artrósicos que aparecen a menudo en las articulaciones. Además, los restos óseos de la Colegiata de Cenarruza son de un gran valor sociodemográfico si tenemos en cuenta a qué tipo de personas parece que pertenecen. Por otro lado, los archivos parroquiales de algunas comarcas vizcaínas (Arratia y Encartaciones) están haciendo posible aclarar la biodinámica de estos dos grupos humanos a lo largo de cuatro siglos en cuanto al pulso de la migración (flujo de genes) y al comportamiento para la elección del cónyuge y están permitiendo igualmente clarificar la repercusión que ambos factores han tenido en la posible homogeneización de la población o la incidencia que, por el contrario, han tenido en el aislamiento relativo que podría derivar en cierta diferenciación local respecto de las poblaciones del entorno.
La singularidad de los apellidos vascos recopilados en los archivos refleja en un 70 % un valor toponímico, resaltando la importancia del relieve en el pensamiento o mentalidad de la etnia vasca: puentes, montes, iglesias y valles dan forma a la identidad de las familias o parientes. Por medios estadísticos de ordenador, se quieren hacer constar los datos de la formación de 10.000 familias vizcaínas en 300 años; creemos que no es necesario subrayar el valor de un análisis como éste para la demografía histórica de Euskal Herria. Sin contar las importantes necrópolis de la Alta Edad Media compuestas por más de 110 tumbas que se encuentran en el oeste de la Rioja alavesa, especialmente la de Santa Eulalia, la de Labastida, etc., si nos adentramos en el período de la romanización y, especialmente, en los asentamientos de la España celtibérica encontramos un pueblo muy rico en materiales arqueológicos, como en La Hoya, en el que los escasos restos de adultos muestran una tipología mediterránea; esta población se situaba a ambas orillas del río Ebro y, como demuestran los traumatismos de los materiales esqueléticos, sufrían ataques de gentes guerreras que venían de la Meseta. La población previa a la Edad de Hierro y a los asentamientos indoeuropeos, empezando en el Neolítico, está compuesta por pastores que ascendiendo desde el valle del Ebro llegan hasta las desembocaduras de los ríos Bayas, Altube, Nervión, etc. En sus dólmenes -por ejemplo, Peciña, la Huesera, Egilaz, etc.- dejaron restos humanos de tipo mediterráneo, algunos de ellos próximos al tipo llamado pirenaico- occidental. Los yacimientos encontrados en las cuevas sepulcrales de Alava (Gobaederra, El Lechón, etc.) son más tardíos que los riojanos y en ellos, especialmente en el primero, empieza a aparecer más a menudo el tipo original de Euskal Herria. Aranzadi ha afirmado que en la población de los dólmenes de Aralar (Arraztaran, Pagobakoitza, Zinekogurutze) puede percibirse claramente el tipo pirenaico-occidental en los cráneos con sienes encorvadas, paladares de poca altura y norma trasera convexa o bombiforme. Algo parecido sucede en el yacimiento de Santimamiñe y en la cueva de Atxeta. Eguren ha afirmado haber encontrado cantidades pequeñas de cráneos de claro aspecto vasco en un dolmen de Cuartango. Las comparaciones realizadas con la serie mediterránea de Fusté han confirmado esta afirmación.
El error de los antropólogos franceses Marquer y Riquet radica precisamente en haber reunido en la misma serie los cráneos de los dólmenes de Peciña y La Huesera, que pertenecen a las dos variedades llamada esbelta y fuerte del tipo mediterráneo, con los de la región del Euskal Herria orientada hacia el Atlántico, pues, dado que pertenecen a dos zonas distintas de trashumancia pastoril, son dos áreas biogeográficas diferentes. Algo parecido pasa con los esqueletos de la llamada "Cueva de los Hombres Verdes" ("Gizon berden haitzuloa") de Urbiola (Lizarra, Navarra) los cuales, probablemente provenían del Mediterráneo Oriental y se establecieron en tierras cercanas a minas de cobre, pues eran parientes cercanos de los llamados "prospectores de metal", y lo mismo sucede en Asturias (Vidiago). Por haber aparecido entre esta población marinera individuos de gran estatura, nariz saliente y occipucio plano hay quien ha afirmado que todos estos biotipos han influido en la población vasca, subrayando además el parentesco entre el euskera y la lengua de estos dináricos armenoides. Dejando de lado los yacimientos eneolíticos y otros muy cercanos a ellos (Los Husos, Kobeaga, Marizulo, etc.) merece la pena fijarse en el yacimiento neolítico (4000 a.C) llamado Fuente Hoz, que está a cien metros del pueblo alavés de Pobes. Es la única población del Neolítico de Euskal Herria que, por ahora, resulta significativa, y está rodeada de cuevas sepulcrales que son cronológicamente mucho más tardías. Las piezas esqueléticas están muy troceadas. Son unos diez individuos de 20 a 40 años, casi todos varones, de aspecto esbelto y estatura media, que tienen grandes alteraciones dentales. Un ejemplar tiene una gran trepanación de 5 x 5 cms. en el parietal derecho. Los trepanadores utilizaron la técnica de abrasión, en la que, para no dañar las pieles meníngeas del cráneo, se frotaba la pared craneal con una piedra de grano abultado. El operado, que tendría unos 20 años, sobrevivió bastantes meses a la operación, pues las radiografías han confirmado que se dio un crecimiento claro de tejido óseo en sentido radial concéntrico en la tabla externa. La relación que tienen con otros neolíticos y eneolíticos peninsulares es notable pues, a pesar de haber algunos rasgos arcaicos en éstos, predomina el elemento mediterráneo esbelto. Al parecer, fueron gentes que en el Cuarto Milenio antes de Cristo vinieron desde el este de la península ascendiendo por el valle del Ebro, aparecieron en las cuevas de Alava y dejaron en sus esqueletos el fenotipo que corresponde a la esbeltez mediterránea que venimos comentando. Sin embargo, en comparación con los cráneos portugueses de Muge (Ferenbach, 1966), muestran una altura auricular más pequeña, un mayor aplastamiento obélico, mayor basculación del occipital y un adelantamiento del porio. Con todo, todavía es temprano para decir que los rasgos mencionados sugieren parentesco con el tipo pirenaico occidental. Si avanzamos en el tiempo hasta momentos más cercanos llegamos al yacimiento de Urtiaga (Itziar, Gipuzkoa), que José Miguel de Barandiarán descubrió en 1928 e investigó junto con Aranzadi y Eguren. Algún cráneo es del período llamado Aziliense y, según parece, hay otro más antiguo, quizás del Magdaleniense. Aranzadi pensó que se podían observar algunas características que corresponden a la raza vasca y otras que, sin embargo, no coincidían con esta raza, sino con la del Cromagnon. En opinión de Barandiarán estas coincidencias y diferencias, más que en raros mestizajes, nos inducen a pensar en una evolución clara y local del tipo Cromagnon para la raza vasca. Para terminar este artículo haremos constar el húmero y los dientes encontrados en las cuevas de Lezetxiki (Arrasate) y Axlor (Dima), que pertenecen al Musteriense. Tanto el húmero como los dientes, por la tipología del nivel en el que se descubrieron, el nivel de fosilización que muestran, los caracteres métricos y, en el caso de los dientes, por el taurodontismo, se sitúan dentro de la variabilidad de la raza neanderthal.