Llicenciat en ciències químiques a la Universitat de Madrid (1878), es doctorà en ciències naturals, i el 1880 formà part d’una comissió científica enviada al Marroc per a estudiar la flora i la fauna d’aquell país. Posteriorment, estudià a París un curs d’antropologia al Museu d’Història Natural i, el 1892, obtingué la càtedra d’antropologia a la Universitat de Madrid, la primera d’aquesta disciplina a l’Estat espanyol. El 1895 fou nomenat secretari del Museu de Ciències Naturals, on creà la Secció d’Antropologia, i entre el 1896 i el 1898 impartí cursos sobre antropologia d’Espanya a l’Escuela d’Estudios Superiores, establerta a l’Ateneo de Madrid. Entre altres càrrecs, fou degà de la Facultat de Ciències de la Universitat de Madrid, director del Museo Antropológico (Madrid) i president de la Real Sociedad Española de Historia Natural. També es dedicà, tot i que per poc temps, a la política: el 1891 fou elegit diputat al Congrés per Dénia. La seva principal aportació rau en el fet d’haver estat el primer a evidenciar, el 1884, la presència de l’home de Cromanyó a l’Estat espanyol. Dedicà a aquesta tasca bona part de les seves investigacions, les quals es palesaren en els treballs Identidad étnica de los granches y la raza de Cromañón (que no arribà a publicar-se), Los orígenes de la hominación (estudio de prehistoria) (1917) i Antropología o Historia Natural del hombre: Antropotecnia, Etnogenia y Etnología (1927), la seva obra més completa i madura amb la qual donà un nou rumb als estudis d’antropologia de l’Estat espanyol i es convertí en un referent inel·ludible per a les successives generacions d’antropòlegs.