Os primeiros bípedes evoluíram e deram origem aos australopitecíneos. Até o momento são conhecidas no registro fóssil nove espécies desse grupo. As características anatômicas dessas espécies, no entanto, variam entre formas robustas e formas gráceis, embora a capacidade craniana, se comparada à dos humanos modernos, ainda é bastante reduzida, sendo mais próxima à capacidade craniana dos chimpanzés.

O australopitecíneo mais antigo, datado por volta de 4 milhões de anos, é o Astralopithecus anamensis. Os fósseis dessa espécie foram encontrados no Quênia e entre suas características anatômicas constam dentes caninos relativamente grandes. Os indivíduos chegavam a medir 1 metro de altura. As falanges curvas indicam que, embora bípede, esta espécie ainda mantinha hábitos arborícolas.

A espécie mais conhecida e estudada entre os australopitecíneos é o Australopithecus afarensis, descendente do Australopithecus anamensis. Os fósseis de indivíduos dessa espécie foram encontrados em regiões da Etiópia e da Tanzânia. As datações indicam que o afarensis viveu entre 3.9 e 2.9 milhões de anos. A anatomia do Australopithecus afarensis possui características que lembram a morfologia dos grandes símios, tais como a face projetada para frente e uma capacidade craniana que gira em torno de 430 cm3. Por outro lado, eles também apresentam traços morfológicos que se assemelham mais à anatomia humana que à dos símios, como por exemplo, caninos pequenos e uma arcada dentária parabólica. Um fóssil de uma fêmea dessa espécie foi encontrado nos anos 1970 pelo paleoantropólogo Donald Johanson e colaboradores, e ficou conhecido como Lucy, que foi datada com idade próxima a 3.2 milhões de anos. As falanges curvas de Lucy mostram que o afarensis ainda mantinha um hábito de vida arbóricola, porém combinado ao bipedalismo. A reconstrução do ambiente mostrou que a espécie viveu em ambientes dos mais variados, o que indica que sua alimentação também era bastante diversificada.