但當時的曆史環境不允許。
1937年7月7日，日本侵略者在北京市（當時稱為“北平”）西南的盧溝橋發動了“七七事變”。二十多天後，日軍占領了北京，全國範圍的抗日戰爭爆發了。
日軍占領了北京，考古工作隻好中斷。位於北京的考古機構被迫遷往南京。但是北京人和山頂洞人的頭蓋骨化石卻留在了北京。
這樣做，是為了保護化石。那個時候整個中國都陷入了戰爭狀態，誰也不知道日本人會侵略到哪裏，誰也不知道抗日戰爭什麼時候才能結束。在國破家亡的緊要關頭，考古工作自然變得不那麼重要了。一個小小的考古機構連自身都難保，又怎麼可能在連綿的戰火中保護好珍貴的化石呢？
所以考古工作者們決定，把北京人和山頂洞人的化石存放到由美國洛克菲勒基金會建立的北京協和醫院裏。那時日本和美國還沒有開戰，日本人無權進入美方所有的協和醫院，化石自然是安全的。
就這樣，化石一直存放到了1941年。
1941年，抗日戰爭已經進入到第四個年頭，國際形勢發生了很大的變化。日本和美國的關係越來越緊張，很多人都猜到日美之間難免一戰。這時，中方有人想起了存放在北京的化石，擔心這些化石可能會落到日本人的手裏。為此中方幾次向美國提出，要把這些化石運出北京，運到美國保存。
按說那個時候日美還沒有開戰，在北京的美國人可以自由地離開中國，帶出頭蓋骨化石並不是什麼難事。但是這時出現了一個極為尷尬的情況：當時的北京在名義上屬於汪精衛的漢奸政權“中華民國臨時政府”。按照當年的中美協定，所有的北京人和山頂洞人化石都是中國政府的財產。這樣一來，存放在北京的化石在理論上也屬於汪偽政府的財產了。如果美國人公開把化石帶出中國，日偽的海關完全可以“合法”地把化石沒收。
要想把化石順利地運出來，隻能采用一種手段：走私。
因為種種原因，直到1941年底，美方才同意把化石和文物偷運出來，計劃先存放在紐約的自然曆史博物館，等到抗戰勝利後再還給中國。運送者用極為精細的手法包裝好全部頭骨和大量珍貴的化石。為了掩人耳目，這些化石以美國軍醫私人行李的名義，由美國海軍陸戰隊護衛運送。隊伍離開北京到達了秦皇島港，打算在1941年12月8日的時候登上美國郵輪，直抵美國。
曆史上有些事，巧合得讓人難以捉摸。
預定登上美國郵輪的時間是12月8日，偏偏就在同一天的淩晨2點（北京時間），日本人在地球的另一端偷襲了珍珠港，向美國政府全麵開戰。那艘來接人的美國郵輪剛剛接近中國，就由於日本軍艦的追擊而沉沒。同一時間，日軍突襲了駐紮在秦皇島的美國海軍陸戰隊，化石的護衛全都成了俘虜。
從此以後，包括日本軍方在內，沒有人知道這批化石的下落。
直到今天，全世界的考古學家還在尋找這批化石。關於這批化石的傳言有很多，有人說就埋在北京日壇公園裏，有人說埋在秦皇島，有人說在日本的沉船“阿波丸”上，有人說在紐約，甚至還有人說在日本皇宮裏。然而大部分線索都是捕風捉影。其中希望最大的是沉沒在福建以東海域的“阿波丸”。但因為打撈難度太大，這艘沉船至今無法被徹底搜查。北京人和山頂洞人頭蓋骨的遺失成了人類研究史上的巨大遺憾。如今保存在周口店遺址博物館裏的，隻是北京人頭蓋骨的複製品。