El Peñón de los Baños es un cerro de origen volcánico cuya base presenta un estrato formado por caliza y un suelo más reciente de marga blanda y tierra vegetal. Al oriente del hallazgo brota un manantial termal. Para poder fechar estos descubrimientos se apoyaron en la presencia de fósiles de mamut, caballo y ciervo en una capa similar de caliza silicificada encontrada en la colina del Tepeyac, que se localiza a cinco y medio kilómetros de distancia del anterior, por lo que clasificaron el estrato del Peñón como cuaternario. Otro elemento utilizado para datar los huesos humanos fue la ausencia de materia orgánica y la abundancia de minerales en dichas piezas, ayudada por la intrusión posterior de aguas termales producto de la actividad volcánica que permitió su fosilización. 

Por último, apoyados en un estudio realizado por Vicente Riva Palacio concluyeron que el “Hombre del Peñón” es autóctono de la Cuenca de México y ancestro de los indios que habitaban a finales del siglo xix los alrededores de la ciudad capital. Tampoco su antigüedad fue aceptada en su tiempo. En una carta enviada a la revista La Naturaleza y publicada en 1887 junto con la reimpresión del trabajo de De la Bárcena y de Del Castillo, el profesor de geología y paleontología de la entonces Universidad George Washington (actualmente Universidad Columbia, Nueva York), John Strong Newberry, afirmó que esos huesos, al no ser tan antiguos, tampoco ofrecían relevancia a nivel geológico y arqueológico. Por las observaciones que hizo en los géiseres del parque Yellowstone, afirmó que la intrusión de aguas termales en un horizonte de riolitas y calizas ocasionó una precipitación del sílice y la cal. Y por la descripción ofrecida de la roca donde estaban incrustados esos restos humanos concluyó que eran de una acumulación superficial reciente. Manifestó que escribió estos comentarios “para evitar equivocación y estimular indagaciones posteriores en la localidad”.

Aquí comienza el olvido de este descubrimiento con un argumento que se basó en lo descrito en la publicación de Del Castillo y de De la Bárcena y no por revisar directamente las evidencias ósea y geología del Peñón de los Baños. En el mismo número de la revista antes señalada apareció la respuesta de De la Bárcena a Newberry. En ella señaló que el último supuso que la matriz rocosa donde se encontraron los despojos humanos era travertino no caliza, y tampoco fue un depósito de lagos, sino superficial, por lo que la caliza se formó por un proceso hidrotermal. De la Bárcena agregó que la caliza del Peñón no es un travertino reciente porque no se encuentra revistiendo en capas concéntricas a los huesos incrustados en la roca sin revestimiento. Los anteriores se depositaron cuando aún la caliza estaba blanda y bajo del agua. Nuevas excavaciones han confirmado el perfil estratigráfico establecido por De la Bárcena y por Del Castillo, así como la comparación con el estrato del cerro del Tepeyac.

Años después, este hallazgo fue nuevamente retomado y discutido por el profesor Manuel Villada, junto con otros descubrimientos, como la mandíbula de Xico y la industria de piedra propuesta por Ernest-Théodore Hamy del Museo Nacional de Historia Natural de Francia, aceptándolos sin crítica como prehistóricos. Un duro golpe dado a la antigüedad del Hombre del Peñón fue propinado por Aleš Hrdlicka, quien estudió los huesos atribuidos a una gran antigüedad en Norteamérica en 1902 y publicó su revisión en 1907. En primer lugar, encontró elementos desde la antropología física, es decir, de topografía ósea, para asignarlos a la población indígena, ya que en el fragmento de maxilar no había prognatismo y la mandíbula tampoco era ancha como se mostraba en los ejemplares de la población, al ser los dientes de tamaño normal y el desgaste consistente con una dieta de vegetales duros, que correspondían más bien a los nativos actuales. Tampoco negó la existencia de ejemplares de los primeros pobladores de este continente, pero al revisar todos los cráneos de que disponía señaló que eran de una morfología ósea reciente. 

Para 1916, lo asentado por Hrdlicka en cuanto a que las evidencias osteológicas recuperadas en América no eran de gran antigüedad sino contemporáneas llevó al arqueólogo Manuel Gamio a sostener que no existe prehistoria mexicana y que hablar de un Hombre del Peñón resultaba absurdo y si se llevaba al extremo se podría proponer que la especie humana era originaria del Nuevo Mundo de las pampas argentinas, siguiendo a Florentino Ameghino. Argumentó que en este continente no se ha encontrado arte prehistórico que represente a los animales extintos. También señaló que la forma y la capacidad del cráneo en el hombre arcaico europeo es morfológicamente distinta a la encontrada en el registro osteológico americano. Por último, no se puede aplicar la clasificación de las tres edades a la tecnología de piedra americana, ya que hasta el contacto con los europeos se encontraban la técnica tallada, pulida y el uso del cobre coexistiendo. De ahí que, siguiendo lo antes señalado por Gamio, la Academia Mexicana de Historia prohibió el uso del término prehistoria a los tiempos antes de la conquista. Con esto se pretendió enterrar la naciente ciencia porfirista que se interesó en indagar sobre el registro arqueológico más temprano en México.

A mediados del siglo xx, Pablo Martínez del Río, arqueólogo fundador del ahora extinto Departamento de Prehistoria del inah, revivió el estudio de la prehistoria en nuestro país. Señaló la enorme importancia del Hombre del Peñón como el primer descubrimiento que despertó el interés por esa era ancestral. Asimismo, reseñó las opiniones dadas en favor y en contra como una evidencia arqueológica muy temprana. Puntualizó que no era posible con las técnicas de la época estudiar los huesos y establecer su antigüedad. Lo mismo hizo el arqueólogo Luis Aveleyra, sin mayor aporte a la discusión. En 1970, el antropólogo físico Arturo Romano mencionó la relevancia del hallazgo por ser los primeros restos humanos encontrados en México. Comentó que era imposible con las técnicas de ese entonces estudiar Peñón 1, como actualmente se le conoce. Al volver a analizar los huesos estableció que es un individuo adulto de sexo no determinado.

En 1957 en el mismo yacimiento fue descubierto accidentalmente al denominado Peñón 2, descrito como un individuo adulto de sexo no determinado, y en 1959 otro hallazgo fortuito, el Peñón 3, clasificado como un individuo adulto, de sexo femenino, dolicocráneo, que presenta fuerte desgaste dental, de 1.51 metros de estatura, por tefracronología se ubicó en 7500 a 5000 a. P. (antes del presente). Este último fue datado nuevamente en el año 2000 por radiocarbono en 10755 a. P. Esto permite recuperar la confianza en los restos del Peñón 1 y 2 para su estudio y correcta atribución temporal. Se han fechado por la técnica de series de uranio otros restos óseos precerámicos mexicanos con las mismas características del Peñón 1, mineralizados, lo que abre una puerta para recuperar este descubrimiento que marcó el inicio de las investigaciones sobre la prehistoria en nuestro país.