1932年 在發掘鴿子堂東坡時，裴文中采用了先挖深溝，探明土層內部情況，再打格分方進行發掘的方法，使發現的化石方位更加清楚，並防止疏漏。
1933年 對山頂洞進行係統發掘，發現了屬於晚期智人的山頂洞人完整的頭骨，以及分屬七八個男女老幼不同個體的化石。其中一個60多歲的男性老人，保存最好，上下頜牙齒完整無缺，並保存有骨盆、肩胛骨和一對大腿骨。另外，還發現許多裝飾品和一枚骨針。
1934年 3月15日，步達生由於心髒病發作，猝死在辦公室裏。這一年的發掘除山頂洞外，拓寬了發掘麵積，從鴿子堂洞以西延展到山頂洞洞口處。這一年投入人力最多，僅在鴿子堂最多時就投入了120人，花的力氣也最大。6月，從頂部向下發掘後不久，在山頂洞洞口的下坎處找到了“北京人”成年個體的左顳骨和一塊下頜骨，以及多以燧石打製的石器。
1935年 年初，魏敦瑞受聘來華接替步達生的工作，裴文中到法國留學，周口店的發掘工作由賈蘭坡主持。6月開始發掘鴿子堂第6層。秋季，賈蘭坡為了尋找新地點，打算3年內調查周口店方圓100公裏內的所有洞穴。
1936年 6月發掘到第7層，發現不少獼猴的牙齒和下頜骨。到第8—9層發現了一個完整的獼猴頭骨，以及很多石器。6月28日，發現了2顆人牙。6月29日和7月2日找到2小塊頭蓋骨化石。在秋季發掘中，11月15日上午9時半和下午4時許，賈蘭坡發現了2個“北京人”頭蓋骨化石。11月26日上午9時多，賈蘭坡又發現了第3個頭蓋骨化石。12天之中發現了3個頭蓋骨化石，再次震驚了中外學術界。
1937年 4至5月間繼續發掘。在第8—9層底部發現人頭骨殘片：1塊眉脊、成年人的5顆牙齒、1塊成年人的下頜骨殘片，以及保留了6顆牙齒的上頜骨。那塊眉脊與第二個頭骨相拚，嚴絲合縫。7月7日，全國性抗日戰爭爆發。7月9日，周口店的發掘工作停止。
1938年 5月中旬，在周口店留守的3名工人趙萬華、董仲元、肖元昌被日本兵殺害。6月9日，協和醫學院總務長博文下發公函，發給每位死難者家屬一年的工資，以示撫恤。
1941年 春季，魏敦瑞離開北平去美國，不久新生代研究室解散。為了防止周口店發現的“北京人”化石和山頂洞人化石等珍貴化石被日本人掠走，11月底，把它們裝入2個木箱，準備運往美國暫時保存。12月7日日本偷襲珍珠港，太平洋戰爭爆發，2箱化石全部丟失，至今下落不明。