Galardonado con el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica de 1997 y el Premio Castilla y León de Ciencias Sociales y Humanidades de 1997.
En 2002 fue nombrado miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos e invitado a formar parte del jurado internacional de los Premios Rolex a la Iniciativa.
El 23 de julio de 2008 se le concede el premio Antonio de Sancha, otorgado por la Asociación de Editores de Madrid, por su defensa de la cultura por medio de la divulgación científica.
El 30 de abril de 2010 fue nombrado Doctor Honoris Causa por la Universidad de Burgos.
Los hallazgos de Atapuerca han revelado nuevos datos sobre los primeros humanos que habitaran Europa, entre los que destacan los restos de un nuevo homínido, Homo antecessor, datado en 900 000 años.