Ludzie z Cro-Magnon przybyli do Europy 56 800 lat temu z Azji Zachodniej. Krzyżowali się z neandertalczykami, których geny zostały później wyeliminowane w procesie selekcji. Ludzie z Cro-Magnon mieli większe mózgi – średnio 1514 cm³ w porównaniu z 1350 cm³ u współczesnych ludzi. Byli wyżsi i bardziej krępi niż współcześni ludzie przed okresem wielkiego zlodowacenia (LGM). Najwcześniejsi Cro-Magnoni wykazywali cechy podobne do neandertalczyków, takie jak guzy potyliczne, które z czasem zanikały. Początkowo mieli ciemniejszą skórę niż współcześni Europejczycy. Liczebność populacji Cro-Magnonów była większa niż neandertalczyków ze względu na wyższą płodność. Kultura oryniacka zastąpiła neandertalską kulturę musteryjską. Kultura gravettska podzieliła się na solutreńską i epigravettska podczas LGM. Kultura magdaleńska ponownie zasiedliła Europę po LGM. Cro-Magnoni polowali na grubą zwierzynę za pomocą włóczni i proce. Tworzyli sztukę naskalną, figurki Wenus i flety z kości. Linie genetyczne pochodzące od populacji założycielskiej sprzed około 37 tys. lat izolowały Europę do 14 tys. lat temu. Wczesne linie Cro-Magnonów w większości wyginęły, nie pozostawiając współczesnych potomków. Pochodzenie WHG od Cro-Magnonów z górnego paleolitu stanowi 40–60% współczesnych Europejczyków. Domieszka neandertalczyków wynosiła 6–9% u niektórych osób, ale zniknęła z puli genowej. Cro-Magnoni budowali chaty z kości mamutów i prowadzili handel na odległość ponad 900 km. Po LGM przeszli na polowania o szerokim spektrum ze względu na niedobór megafauny. Haplogrupy Y od C1 do IJ, mtDNA N, R, U u Cro-Magnonów. Epigravettianie zastąpili magdaleniowców, przyczyniając się do powstania WHG.