Dân cư thời kỳ đồ đá cũ ở Nhật Bản, cũng như dân cư thời Jōmon sau này, có liên quan đến các nhóm người châu Á cổ sinh sống trên những phần rộng lớn của châu Á sau sự gia tăng dân số cấu thành bộ phần người ngày nay là người Trung Quốc, Triều Tiên, và Nhật Bản[cần dẫn nguồn].

Các đặc điểm tiêu biểu của xương có rất nhiều điểm tương đồng giữa những nhóm người bản địa trên lục địa châu Á. Cấu trúc răng thuộc về nhóm Sundadont (răng Sunda), chủ yếu phân bố trong dân cư cổ ở Đông Nam Á (nơi dân cư hiện nay thuộc về nhóm Sinodont (răng Trung Quốc)). Đặc điểm hộp sọ có xu hướng khỏe hơn, với đôi mắt sâu.

Dân cư bản địa người Ainu, ngày nay phần lớn hạn chế trên hòn đảo phía Bắc Hokkaidō, có lẽ là hậu duệ của dân cư thời đồ đá cũ, và thể hiện các đặc điểm trong quá khứ được chỉ rõ là của đại chủng Âu, nhưng ngày nay có khuynh hướng nói chung coi họ là một phần của nhóm người sơ kỳ đồ đá cũ.

Phân tích gen dân cư ngày nay không hoàn toàn rõ ràng và có xu hướng thể hiện sự pha trộn gen giữa dân cư tối cổ Nhật Bản với những người mới đến (Cavalli-Sforza). Ước tính rằng 10 đến 20% gen chủ yếu của người Nhật hiện nay nhận được từ người bản địa cổ đại thời kỳ đồ đá cũ-Jōmon, với phần còn lại đến từ những người nhập cư từ lục địa, đặc biệt là trong thời kỳ Yayoi.