O fóssil foi encontrado em 1974, por uma missão franco-brasileira, liderada pela cientista francesa Annette Laming-Emperaire.
O Museu Nacional do Rio de Janeiro era um dos parceiros dessa expedição. Por isso, desde então, os vestígios de Luzia permaneceram nesse museu.
Em 1995, o cientista brasileiro Walter Neves estudou detalhadamente os crânios que haviam sido encontrados em Lagoa Santa. Entre esses crânios, havia um que datava de , tornando-se o mais antigo fóssil encontrado no continente americano.
Além disso, Walter Neves identificou que o crânio era de uma mulher.
O cientista decidiu nomear o fóssil Luzia, fazendo uma relação com o fóssil do ser humano primitivo mais antigo já encontrado até o momento, também de uma mulher, e que havia sido nomeado Lucy.
Desde então, Walter Neves passou a ser conhecido como o pai de Luzia.
Os vestígios do fóssil mais famoso do Brasil foram encontrados numa fenda da caverna na qual Luzia e sua família se protegiam do frio e do ataque de animais. Aparentemente, seu corpo foi deixado ali, sem qualquer tratamento ou cerimônia.
Quando os vestígios de Luzia foram encontrados, em 1974, a arqueóloga que comandava a escavação acreditava tratar-se de dois corpos diferentes. Isso porque o crânio foi encontrado em uma fenda, e os demais ossos, em outra. É provável que, ao longo do tempo, o crânio tenha rolado e se separado do restante da ossada.
Anos depois, um outro arqueólogo conseguiu compreender que a ossada e o crânio pertenciam a um mesmo esqueleto.
A principal contribuição dos estudos realizados com o crânio de Luzia pelo arqueólogo brasileiro Walter Neves foi revelar que a morfologia craniana de Luzia se assemelha à dos atuais africanos e aborígenes australianos e não à dos atuais indígenas brasileiros.
Essa confirmação científica revela que houve para o continente americano. quando vieram os ancestrais de Luzia, formada pelos ancestrais dos atuais indígenas brasileiros.
As duas migrações tiveram origem na Ásia e ocorreram através do Estreito de Bering.
Os estudos sobre a Pré-História são infindáveis. Os pesquisadores dessa área chegam a novas conclusões a cada avanço científico.
No final de 2018, por exemplo, pesquisadores brasileiros e estadunidenses revelaram que conseguiram extrair material genético de fósseis que compunham o grupo de Luzia. O resultado desse estudo revelou que os membros desse grupo talvez possuíssem uma fisionomia distinta da que conhecemos de Luzia.
Como o estudo é muito recente, o corpo científico internacional ainda não chegou a um consenso sobre essa nova pesquisa, configurando-se como mais uma hipótese sobre os fluxos migratórios e o povoamento da América.