Доусон не был простым антропологом-любителем. Он был избран членом Геологического общества и на протяжении тридцати лет поставлял Британскому музею научные образцы в качестве «почетного собирателя». Более того, у него были близкие дружеские отношения с сэром Артуром Смитом Вудвордом, шефом Геологического управления Британского музея и членом Королевского общества. В феврале 1912 года Чарльз написал ему в Британский музей письмо, рассказав о том, как он «наткнулся на очень старый плейстоценовый пласт… содержавший фрагмент толстой черепной коробки человека… который будет соперничать с homo heidelbergensis». В общей сложности Доусон нашел пять фрагментов черепной коробки. Для укрепления он вымочил их в растворе бихромата калия.
В субботу 2 июня 1912 года Вудворд и Доусон в сопровождении слушателя местной иезуитской семинарии Пьера Тейяра де Шардена приступили к раскопкам в Пилтдауне и были вознаграждены несколькими новыми открытиями. В самый первый день они нашли новый фрагмент черепной коробки, а затем и другие. Позже Доусон напишет: «По всей вероятности, целый череп или же большая его часть была расколота рабочими, которые, не заметив разбитые кости, выбросили их с ненужной породой. Из отвалов отработанного материала мы извлекли столько фрагментов, сколько смогли. Чуть глубже, в еще не потревоженных слоях гравия, я наткнулся на правую половину нижней челюсти человека. Насколько я мог судить, это случилось в том же месте, где несколько лет назад рабочие нашли первую часть черепа. Доктор Вудворд, в свою очередь, также выкопал небольшую часть затылочной кости черепа буквально в метре от того места, где была обнаружена челюсть, и точно на том же уровне. Челюсть была сломана в симфизе и истерта до того, как была полностью погребена под слоем гравия. Фрагменты черепа были слегка округлены и сглажены, а на теменной кости остался рубец, вероятно, от удара лопатой». В общей сложности было найдено девять фрагментов черепа: пять самим Доусоном и еще четыре, когда к раскопкам присоединился Вудворд.
В дополнение к человеческим костным останкам в Пилтдауне были найдены разнообразные кости других млекопитающих, включая зубы слона, мастодонта, лошади и бобра. Были также обнаружены каменные орудия труда, частью сравнимые с эолитами, а частью характеризующиеся более высокой техникой обработки. Некоторые орудия и ископаемые останки млекопитающих были истерты более других. Доусон и Вудворд полагали, что лучше сохранившиеся орудия труда и кости, включая ископаемые останки пилтдаунского человека, относятся к раннему плейстоцену, тогда как другие изначально принадлежали плиоцену.
В последующие десятилетия многие ученые соглашались с Доусоном и Вудвордом в том, что пилтдаунский человек должен рассматриваться вместе с ископаемыми останками млекопитающих, являющихся современниками пилтдаунского гравия. А такие исследователи, как сэр Артур Кит и А. Хопвуд, придерживались мнения, что ископаемые останки Пилтдаунского человека относятся к более древней фауне плиоцена и попали в пилтдаунский гравий скорее всего в результате вымывания из более ранних геологических горизонтов.
Сначала было решено, что пилтдаунский череп по своей морфологии похож на человеческий. Вудворд утверждает, что древнейшие обезьяноподобные предки современного человека имели череп, похожий на человеческий, и челюсть обезьяны, как пилтдаунский человек. В определенный исторический момент, утверждал Вудворд, эволюционная линия разделилась. У представителей одной ветви стали преобладать толстые черепные коробки и выступающие надбровные дуги. Эта линия привела к яванскому человеку и неандертальцу. У представителей же другой ветви происходило сглаживание надбровных дуг и развитие человекоподобной челюсти. Как раз от представителей этой линии, с точки зрения анатомии, и произошли современные люди.
Вудворд выступил, таким образом, с собственной теорией эволюции человека, которую хотел подкрепить ископаемыми свидетельствами, какими бы скудными и фрагментарными они ни были. Сегодня предложенный Вудвордом вариант происхождения человека сосуществует с широко распространенным в научных кругах мнением, что родословная homo sapiens sapiens и homo sapiens neanderthalensis восходит к одному и тому же предку – древнейшему, или раннему homo sapiens. Не столь широко признано, но довольно близко к мысли Вудворда предположение Луи Лики о том, что и homo erectus, и неандерталец являются боковыми ветвями, отходящими от основной линии эволюции.
