Костные останки хабилиса — два зуба — были впервые обнаружены экспедицией Лики в Олдувайском ущелье в 1959 г. Поначалу они не привлекли особого внимания, поскольку в том же полевом сезоне неподалёку от них был найден почти целый череп массивного австралопитека, вошедший в историю науки под именем «зинджантропа». В относительной близости от него залегали примитивные каменные орудия, творцом которых и был поначалу признан зинджантроп. Однако уже в следующем году на несколько большей глубине был найден ещё один череп, своим строением гораздо сильнее напоминавший человеческий и, главное, заметно превосходивший череп зинджантропа по объёму мозговой полости. Тогда вспомнили и о зубах, обнаруженных ранее, и выделили на основе этих материалов вид Homo habilis. Статья, возвещавшая об этом, была опубликована в 1964 г., но широкое признание новая группа гоминид получила лишь в конце 70-х — начале 80-х гг. Произошло это во многом благодаря открытию в Кооби-Фора на восточном берегу озера Туркана (Кения) двух хорошо сохранившихся черепов, по своему строению занимавших явно промежуточное положение между австралопитеками, с одной стороны, и более поздними питекантропами (Pithecanthropus или Homo erectus), с другой. Кроме Олдувая и оз. Туркана (в старой литературе его называют оз. Рудольф), скелетные материалы, относимые к H. habilis, были обнаружены ещё в Хадаре (Эфиопия), в Урахе (Малави) и, предположительно, в южноафриканских в пещерах Штеркфонтейн и Сварткранс.
Если кости конечностей хабилиса, в общем, довольно мало отличаются от аналогичных участков скелета австралопитеков, а по пропорциям могут быть даже близки к архаичному типу, установленному для австралопитека африканского, то зубы и особенно череп характеризуются множеством новых важных черт строения. Менее резким становится выступание нижней части лица, не столь заметна массивность нижней челюсти, зубная дуга приобретает форму, более близкую к параболической, а коренные зубы в некоторых случаях уменьшаются в размере и эмаль на них утончается. Свод черепа становится несколько выше, затылочная часть делается более округлой (хотя и сохраняет ещё угловатость), а главное, ряд серьёзных изменений претерпевает мозг. Наиболее существенные из этих изменений заключались в увеличении его абсолютного и относительного размера, значительном расширении теменной области, формировании подобного человеческому узора борозд и появлении достаточно хорошо выраженных специфических выпуклостей в областях, где у людей находятся речевые центры (поле Брока́ и поле Вернике). По мнению авторитетного южноафриканского антрополога Ф. Тобайаса, именно с появлением хабилиса (Homo habilis) в эволюции мозга гоминид «был сделан гигантский шаг к новому уровню организации».[25] Действительно, даже если судить только по величине мозга, не касаясь его строения, то различия между австралопитеками и человеком умелым всё равно будут впечатляющими. У первых объём эндокрана колеблется от 400 до 500 см3, почти никогда не выходя за эти рамки, а у второго он редко бывает меньше 600 см3 и в отдельных случаях достигает даже 700 с лишним кубических сантиметров.
Вопрос о том, существует ли прямая связь между размером мозга и степенью развития интеллекта, является дискуссионным. Одни специалисты считают, что такой связи нет. Как заявил по этому поводу американский исследователь Г. Джепсер: «Мозговая полость подобна кошельку, содержимое которого значит гораздо больше, чем его размер». Другие, напротив, уверены в том, что связь есть, и что в целом существует стойкая положительная корреляция между размером головного мозга, с одной стороны, и коэффициентом интеллектуального развития, с другой. Так это или нет, но, что касается прогрессирующего увеличения мозга у членов рода Homo, то кажется почти несомненным, что в качестве главного фактора, обусловившего этот процесс, выступала именно возраставшая роль интеллекта и культуры. Эта уверенность основана не только на том обстоятельстве, что первый заметный скачок в размере эндокрана у гоминид (хабилис) хронологически совпадает с появлением древнейших каменных орудий и других археологических свидетельств усложнения культурного поведения. Дело ещё и в том, что мозг, наряду с сердцем, печенью, почками и кишечником, входит в число наиболее «дорогостоящих» в энергетическом отношении анатомических органов. В то время как общий вес перечисленных органов составляет у человека в среднем всего лишь 7% от веса тела, потребляемая ими доля метаболической энергии превышает 75%. Вес мозга составляет 2% от веса тела, потребляет же он примерно 20% получаемой организмом энергии. Чем больше мозг, тем больше сил и времени приходится его обладателю тратить на добывание пищи. Вместо того, чтобы спокойно отдыхать в укромном месте, он вынужден лишние часы бродить по джунглям или саванне в поисках съедобных растений и животных, ежеминутно рискуя при этом превратиться из охотника в жертву более сильных хищников. Поэтому для большинства видов крупный мозг, такой, как у приматов и особенно человека — непозволительная роскошь. Увеличение его размера могло стать возможным лишь в том случае, если сопутствующий этому процессу рост энергетической нагрузки на организм компенсировался какими-то важными преимуществами, обеспечивавшими благоприятное для «высоколобых» действие естественного отбора. Учитывая же функции мозга, трудно сомневаться в том, что преимущества эти были связаны в первую очередь именно с развитием интеллекта (памяти, мыслительных способностей) и соответствующими изменениями в поведении.