1923年秋，安特生要求師丹斯基再次去發掘那個新地點。其實早在1921年，他們已經發現一枚“可疑”牙齒，師丹斯基認為這顆牙齒不屬於人類。1926年夏天，安特生在烏普薩拉古生物研究室整理標本時，從周口店化石中認出一顆明確的人牙之後，那枚“可疑”牙齒也得到確認：它是一枚人牙。1926年10月22日，在瑞典王太子古斯塔夫·阿道夫訪華的歡迎大會上，安特生向世界宣布了這個消息。安特生成為“北京人”的發現者。他拉開了周口店遺址發現、發掘的序幕。
在中國的考古學史上，安特生還被稱為“仰韶文化之父”。
1918年，安特生就為采集化石來到河南的瑞典傳教點，在傳教士馬麗亞·佩特鬆曾幫助下尋找河南西部文化遺址，發現了一些化石。1920年深秋，安特生把助手劉長山派往河南洛陽以西地區考察。12月，劉長山回到北京，帶回數百件購自一個地點——仰韶村的石斧、石刀和其他類型石器。1921年4月，安特生再次前往河南。4月18日，他從澠池縣城徒步來到仰韶村，發現了一些陶片、石器剖麵及更多夾雜著灰燼和遺物的地層，其中就有引人注目的彩陶片。1921年初夏，安特生被派往山海關附近考察準備籌建的港口葫蘆島。這項工作即將結束時，他們又發現了沙鍋屯洞穴遺址，出土大量可與仰韶遺址的出土物相媲美的陶器。1921年秋，安特生計劃發掘仰韶遺址。他給農商部部長寫信，報告仰韶的發現，還催促部長通過繼續任命安特生為礦政顧問的安排。申請獲得批準。仰韶村的發掘也得到中國地質調查所、河南省政府和澠池縣政府的大力支持。從1921年10月27日到12月1日，安特生和地質學家袁複禮、奧地利古生物學家師丹斯基等一道發掘仰韶遺址，發現大量精美彩陶，在一塊陶片上還發現了水稻粒印痕。
安特生不僅給中國考古學帶來巨大衝擊，還帶來了比過去廣闊得多的視野。史前史的發現向正統的中國曆史敘述提出挑戰：這些彩陶是什麼人製作的？中國是何時、在什麼地方、以什麼方式開始的？
答案就埋在地下，而不在古書裏。
1923年，安特生在《地質彙報》第5期發表《中國新石器類型的石器》。他推測中原地區的彩陶文化可能從西方傳播而來，便決定遷往陝甘地區，尋找史前文化遺址，以驗證其觀點。1921年，安特生發掘了河南仰韶村的一處古遺址，並將其命名為“仰韶文化”。後來發表了一文。這是目前發現安特生所寫文章中最早一篇提到以蘭州為中心的調查的。1923年，安特生發表了《中華遠古之文化》一文。在這篇文章中，安特生把仰韶文化彩陶和中亞的安諾和特裏波列文化彩陶進行了比較。安特生發現兩種文化類型的彩陶紋飾非常相近，由此，安特生產生了一種想法，這就是“中國文化西來說”。1923年 6月21日，安特生率領考察團到達蘭州。此後幾年，他們主要在以蘭州為中心、半徑400公裏範圍內活動。他首先研究黃河沿岸地質，對用犛牛皮和羊皮製作皮筏子產生濃厚興趣，並將這些皮筏子作為搬運文物的工具。六七月份，他們繼續西行，在西寧十裏堡、貴德羅漢堂、西寧朱家寨等地進行考古發掘。9月，安特生的助手發現一處仰韶文化時期的聚落遺址——朱家寨遺址，發掘出43具人骨和大量隨葬品，是當時僅次於仰韶村的一次發掘。不久，1923年秋，安特生又在青海省湟中縣卡約村發現卡約文化遺址。“卡約”為藏語，意為“山口前的平地”。卡約文化是古代羌族文化遺存，年代約為公元前900～前600年，是中國西北地區的青銅時代文化，東起甘青交界處的黃河、湟水兩岸，西至青海湖周圍，北達祁連山麓，南至阿尼瑪卿山以北廣大地區，是青海省古代各種文化遺址中數量最多、分布範圍最廣的一種土著文化，西寧盆地中遺址最為密集，顯然是其分布的中心地帶。居民以從事農業為主，工具多石器，有斧、刀、錘等，但已出現銅質的鐮、刀、斧、錐和鏃，手製陶器的典型器物為雙耳罐、雙大耳罐、四耳罐和甕等。