Paul Broca var en innovativ kirurg. Han kombinerede antropologi med medicinsk forskning og praksis, især neurologi. Gennem 1850 ‘ erne studerede han afasi, forhold, hvor sprog påvirkes. I 1861 blev han den første til at demonstrere ved obduktion, at en talefejl var knyttet til et specifikt sted i hjernen (kendt i dag som Brocas område). Brocas opdagelse oplevede fornyet interesse for forholdet mellem den fysiske hjerne og psykologiske og intellektuelle egenskaber.
Broca grundlagde det antropologiske samfund i Paris, der forbandt komparativ anatomi med antropologi, i 1859. Han opfandt nye instrumenter til at måle fysiske forskelle, da han og hans ven Alphonse Bertillon var overbeviste om, at kvantitative målinger afslørede individuel karakter og evne. Mens Bertillon identificerede individuelle kriminelle, sammenlignede Broca den gennemsnitlige anatomi af forskellige populationer eller ‘racer’. Broca og andre forskere, der praktiserede antropometrisk måling, mente, at kraniets form og størrelse viste, at europæerne var overlegne.
hans konklusioner om forholdet mellem fysisk forskel og evne hjalp med at fremme racistiske og seksistiske teorier og er siden blevet fordømt og debunked.