Τριανταπέντε χιλιόμετρα από την Θεσσαλονίκη στην παλιά Εθνική Οδό Θεσσαλονίκης-Νέων Μουδανιών βρίσκεται το χωριό των Πετραλώνων. Το σπήλαιο και το Ανθρωπολογικό Μουσείο βρίσκονται 2 χιλιόμετρα μετά το χωριό.
Το σπήλαιο Πετραλώνων ανακαλύφθηκε το 1959 από τον κάτοικο της ομώνυμης κοινότητας Φίλιππο Χαντζαρίδη. Εκατό περίπου μέτρα νοτιότερα από τη σημερινή τεχνητή είσοδο (πίσω από το Μουσείο), βρίσκεται μία σχισμή τού βράχου τής οροφής, απ’ όπου συγχωριανοί τού μπάρμπα-Φίλιππα κατέβηκαν με σχοινιά και αντίκρισαν το καταστόλιστο με σταλακτίτες και σταλαγμίτες εσωτερικό του έγκοιλου, αντί για κάποια πηγή νερού που περίμεναν να βρουν. Παγκόσμια γίνεται γνωστό το 1960, όταν ένας άλλος κάτοικος της κοινότητας Πετραλώνων, ο Χρήστος Σαρηγιαννίδης, βρήκε το περίφημο κρανίο του Αρχανθρώπου.
Οι συστηματικές ανασκαφές άρχισαν το 1965 από τον ιδρυτή της Α.Ε.Ε., καθηγητή Άρη Ν. Πουλιανό, ο οποίος απέδειξε ότι ο Αρχάνθρωπος των Πετραλώνων είναι 700.000 ετών και ότι αποτελεί αρχαϊκή μορφή τού σύγχρονου ανθρώπου (πρώιμο μεταβατικό εξελικτικό στάδιο από τις προγονικές ανθρωπιδικές μορφές στον σώφρονα Άνθρωπο – Homo sapiens). Οι έρευνες συνεχίζονται, παρά τις κατά καιρούς διακοπές, στα πλαίσια των δραστηριοτήτων τής Α.Ε.Ε., από τον ίδιο και το γιο του, Δρα Νίκο Α. Πουλιανό.
Η είσοδος του σπηλαίου είναι ένα τεχνητό τούνελ 100 περίπου μέτρων, που διανοίχτηκε μέσα σε επιχώσεις, οι οποίες λόγω διάβρωσης της πλαγιάς τού βουνού έχουν επικαλύψει την παλαιά φυσική είσοδο, σφραγίζοντας το έγκοιλο για πάνω από μισό εκ. χρόνια, μέχρι την ημέρα δηλαδή που ανακαλύφθηκε το 1959. Η εσωτερική θερμοκρασία παραμένει σταθερή γύρω στους 17 (+ 1) βαθμούς Κελσίου χειμώνα – καλοκαίρι. Δεξιά και αριστερά στα τοιχώματα του τούνελ υπάρχουν προθήκες, οι οποίες περιέχουν πέτρινα και οστέινα εργαλεία, καθώς και οστά, σιαγόνες και δόντια διαφόρων ζώων.
Ο κύριος όγκος των ευρημάτων πάντως εκτίθεται στην αίθουσα εκθεμάτων τού Ανθρωπολογικού Μουσείου που έχει ανεγερθεί δίπλα στο σπήλαιο. Εκεί που σταματούν οι ράγες τού βαγονιού και τελειώνει το τεχνητό τούνελ αρχίζει το ίδιο το σπήλαιο, με πρώτη τη μικρή “αίθουσα της Ανθρωπολογικής Εταιρείας Ελλάδος”. Στο σημείο αυτό υπάρχει αριστερά μία υποθετική αναπαράσταση από τη ζωή των Αρχανθρώπων. Όπως και οι υπόλοιπες αναπαραστάσεις, κυρίως ζώων, αυτές έγιναν, υπό την συνεχή επίβλεψη του Δρα Άρη Πουλιανού, από την γλύπτρια Αγγέλικα Καλαϊντίδη – Κοροβέση.
Δεξιά, στην ίδια αίθουσα, κάτω από ένα διαφανές πλαστικό, έχουν αποκαλυφθεί και παραμείνει στη θέση τους οστά αλόγου, μία σιαγόνα ελαφιού, μία σιαγόνα άγριου όνου και ένα παλαιολιθικό εργαλείο από χαλαζία. Σημειώνεται ότι οι ονομασίες των αιθουσών και των στοών διευκολύνουν τις ανασκαφικές κλπ επιστημονικές και τεχνικές εργασίες.
Δίπλα στη σημερινή τεχνητή είσοδο του Σπηλαίου Πετραλώνων (περίπου 50 μ. νότια) δημιουργήθηκε με έξοδα της Ανθρωπολογικής Εταιρείας Ελλάδος το Ανθρωπολογικό Μουσείο, όπου στεγάζονται τα ευρήματα των ανασκαφών της. Τα ευρήματα αυτά προέρχονται βασικά μέσα από το Σπήλαιο, αλλά και από άλλες έρευνες του εξωτερικού χώρου τόσο της Χαλκιδικής, όσο και από διάφορες περιοχές, όπως Αμύνταιο, Ικαρία, Κρήτη, Πτολεμαΐδα, Χίο κ.α.
Το Μουσείο είναι ένα παραδοσιακό διώροφο κτίριο ~1000 τ.μ., κτισμένο με κεραμοσκεπή, ενώ στο βόρειο πέτρινο τοίχο του αναπαρίσταται ο χάρτης τού Σπηλαίου μαζί με την τουριστική διαδρομή στο εσωτερικό του – σε σχεδίαση Πάνου Πολυδωρόπουλου.
Στο ισόγειο βρίσκονται οι αποθήκες των ευρημάτων, τα εργαστήρια συντήρησης και καταγραφής, καθώς και σε χωριστή αίθουσα η βιβλιοθήκη του Μουσείου.
Ο επάνω όροφος, εκτός από την Αίθουσα Εκθεμάτων, έχει έναν ευρύχωρο διακοσμημένο Προθάλαμο, την Αίθουσα Διαλέξεων (πάνω από τη βιβλιοθήκη) και το γραφείο της Διεύθυνσης.
Ο Προθάλαμος βρίσκεται στο κέντρο των χώρων του 2ου ορόφου και διαθέτει δύο αγάλματα Αρχανθρώπων, ενός γερακαετού (του είδους Buthierax pouliani – σύμφωνα με τον Μίκλος Κρετσόι), πέντε μεγάλες τοιχογραφίες, πάγκο με το βιβλίο εντυπώσεων των επισκεπτών και μια βιτρίνα με τις εκδόσεις της Α.Ε.Ε. και του Ανθρωπολογικού της Μουσείου. Από τις τοιχογραφίες του Προθάλαμου, η μεγαλύτερη αναπαριστά με ζωγραφική απεικόνιση την εξέλιξη της ζωής κατά τον Αριστοτέλη, μια άλλη την εξέλιξη των Ανθρωπιδών σύμφωνα με τον Άρη Πουλιανό, ενώ οι υπόλοιπες τρεις απεικονίζουν το εσωτερικό του Σπηλαίου. Τα αγάλματα, κυρίως σε φυσικό μέγεθος, έγιναν από την γλύπτρια Αγγέλα Κοροβέση-Καλαντίδη, ενώ οι ζωγραφικές αναπαραστάσεις από τον λαϊκό ζωγράφο Χρήστο Καγκαρά και τον γιό του Νίκο. Τα ανωτέρω φιλοτεχνήματα, όπως και οτιδήποτε άλλο στο χώρο του Σπηλαίου Πετραλώνων, δημιουργήθηκαν υπό την στενή επίβλεψη του Άρη Πουλιανού, ώστε να τηρηθούν οι αναγκαίες επιστημονικές προδιαγραφές.
Οι τοιχογραφίες της ψηλοτάβανης Αίθουσας Εκθεμάτων στολίζονται με ζωγραφικές αναπαραστάσεις από την εξέλιξη της ζωής, καλύπτοντας τα τελευταία 4,5 δισεκατομμύρια έτη. Προς το τέλος των απεικονίσεων η εμφάνιση του ανθρώπινου είδους και στιγμιότυπα από τις δραστηριότητες των Πετραλώνειων Αρχανθρώπων.
Τα περίπου 2000 ευρήματα της Αίθουσας Εκθεμάτων φιλοξενούνται αντίστοιχα σε 370 προθήκες, και χωρίζονται σε δέκα ενότητες.
