考古人类学实验室2006年建成使用，目前在建成之初的体质人类学实验室、骨化学分析室、人骨标本库的基础上又新增了古DNA实验室。

    体质人类学实验室以人类骨骼及牙齿为主要研究对象，研究古代人类的体质特征、营养、健康状况、人与环境互动模式等考古学问题，为考古学的有机组成部分。本实验室围绕西北大学考古学科重点研究领域——周秦汉唐和丝绸之路考古，承担了西北地区新石器时代以来，特别周秦汉唐历史时期古代居民骨骼的观察、测量、疾病、营养健康、人与环境互动等研究工作，研究的空间还从东天山拓展到中亚西天山的乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦，取得了较为丰硕的成果。已完成和正在进行的课题包括国家科技部“十一五”科技支撑计划项目子课题、国家社科基金重大项目子课题、国家社科基金一般项目、青年项目课题等十余项。

    人骨化学分析室用于分析古代居民人骨化学成分，同时还承担考古、文物技术保护专业相关的教学任务。人骨化学成分分析是运用化学手段对人骨所含微量元素的成分和比例进行研究，从而复原古代人类的食谱、也可用于对人群迁徙路线的判断。人骨化学分析对古代人群社会经济结构、人群迁徙、考古学文化及与周边文化亲疏关系的研究等均有重要的意义。本实验室承担的先秦时期周人、秦人食谱分析以及东天山地区古代游牧民族人骨化学分析等，在国内外学术界产生了较为广泛的影响。

    人骨标本库2005年建成之初只有数百具标本，经过十余年的建设，现藏有从新石器时代早期到明清时代，涵盖全新世各个时段的古代人骨标本约5000具，人骨标本出自陕西、山西、云南、甘肃、青海、新疆等西北、华北地区、西南地区古代遗址、墓葬中。为目前国内收藏人骨数量最多，年代跨度最长，分布地域最广的标本库之一，标本库的建成，不仅为我国古代居民体质特征、健康状况、食谱分析以及分子人类学的研究等重要课题提供了丰富的实物资料，更为本科生的教学实习创造了良好的环境。