2008년 7월, 시베리아의 알타이 산맥에 위치한 데니소바 동굴에서 30~50세 가량으로 추정되는 손가락뼈, 치아 화석 및 다리뼈 일부 화석이 처음 발견되었다. 미토콘드리아 DNA 검사 결과 2010년 이후 현생인류와는 상이한 점이 발견되었으며 네안데르탈인과 가까운 점이 발견되었다. 2011년에는 데니소바 근처의 다른 동굴에서는 4만년 전의 네안데르탈인으로 추정되는 발가락 화석도 발견되었다.

처음에 동굴곰의 뼈로 인식했던 처음 발견된 새끼손가락뼈는 6~7살 정도의 여자 어린이로 확인되었다. 다리뼈 일부와 어금니 화석은 성인의 것으로 밝혀졌다. 유전자 검사 결과 미토콘드리아 DNA 에 따르면 네안데르탈인과 현생 인류와 관련이 있으며 공통조상은 약 100만년 전에 있었던 것으로 확인되었다. 호모 하이델베르겐시스의 후예이자 네안데르탈인과 근연종으로 추정되며, 네안데르탈인, 현생인류와 동시대에 산 것으로 보이며 서로 교배도 한 것으로 보인다. 기원전 6만년 경 이후에 유라시아로 이동한 현생인류 중에 데니소바인이 흡수되었고, 동남아시아로 이주한 것으로 추정된다. 한편 시베리아에 남아있던 데니소바인은 3, 4만년 전에 사멸된 것으로 추정된다. 그리하여 현재 멜라네시아인들과 오스트레일리아 원주민인 애보리지니들의 DNA 중 6%가 이들로부터 유래한 것으로 보인다. 이 새로운 화석인류는 인류가 아프리카에서 이주해 나오면서 생긴 것으로 보이며, 아프리카에서 나온 호모 에렉투스와도 모종의 관련이 있는 듯 해 보인다.

한편 데니소바인의 유전자가 존재하는가 여부를 두고 논란이 발생, 각지의 현생인류의 유전자를 검색하던 중 파푸아뉴기니와 솔로몬 제도 등에 거주하는 일부 멜라네시아인들에게서 데니소바인의 유전자가 발견되기도 했다.

현생인류 및 네안데르탈인, 호모 솔로엔시스 외에도 시베리아에서 존재했던 미지의 인류라는 점에서 한때 화제가 되기도 했다. 가까운 근연종은 네안데르탈인과 그들의 공통조상으로 추정되는 호모 하이델베르켄시스이다. 2013년 12월 4일에는 에스파니아의 시마 동굴에서 발견된 일부 호모 하이델베르켄시스의 유골에서 데니소바인의 특징을 갖춘 유골이 존재한다는 것이 확인되기도 하였다. 

2018년 국제 학술지 네이쳐에 네안데르탈인과의 두 인류종과의 1세대가 처음 발견되었다는 내용의 보고가 발표되었으며, 장소는 데니소바 동굴이다.

2019년 국제 학술지 네이쳐 1월30일자 발표에선 데니소바 동굴에서 발견된 데니소바 소녀의 DNA분석과 탄소측정과 100개이상의 지층에서 28만개의 사료분석을 통해 OSL연대측정을해서 비교분석했다. 데노소바 동굴에서 인류는 30만년전부터 살았던 것으로 추정된다. 30만년전 부터 5만년전까지 간헐적으로 데니소바인이 살았고 20만년전부턴 네안데르탈인이 살았으며 어느순간 네알데르탈인과 데니소바인이 간헐적으로 교차사용했으며 14만년전에 최초로 네안데르탈인 어머니와 데니소바인을 아버지로 둔 아이가 태어난다. 5만년을 기점으로 데니소바인은 사라지고 4만9000~4만3000년 사이에 후기구석기 유물이 발견된다. 후기구석기 유물은 현생인류만이 남겼다고 지금까지 알려졌다. 운이 좋게도 데니소바 동굴에서 데니소바인과 네안데르탈인 1대1 혼혈 화석이 발견되어 혼혈은 확실한 것으로 확정되었다.

네안데르탈인은 유럽에 주로 분포되어있고 데니소바인은 아시아에 주로 분포되어 있는 것으로 추정된다.

2019년에는 티베트고원에서 처음으로 데니소바 동굴 밖의 데니소바인이 발견되었다. 이 화석은 1980년에 발견되었으나 2019년에 이르러서야 DNA 분석 결과 데니소바인 화석인 것으로 동정되었다. 이 화석은 데니소바인이 아시아에 폭넓게 거주했다는 설과 티베트의 고산적응 유전자가 데니소바인에서 유래했다는 설을 지지하는 증거이다.
데니소바 동굴에서 발견된 화석은 인류의 어떤 종과 유사했나요?
네안데르탈인