Fue así que empezó a prestarse una atención cada vez mayor a la antropometría (del griego "anthropos", hombre; "metron", medida), especialmente a la craneometría (medición cefálica), mediante la cual los antropólogos pretendían estudiar los componentes innatos de la conducta. En ese contexto, el fisiólogo alemán Franz Joseph Gall (1758-1828) fundó en 1825 la craneología o frenología, doctrina según la cual la mente humana constaba de una serie de facultades diferentes, cuya fuerza o debilidad podía detectarse midiendo las distintas regiones del cráneo. La antropología encontró en ello, a principios del siglo XIX, un argumento biologista para las teorías racistas, que culminó en 1842 con el establecimiento del índice cefálico por el entomólogo sueco Anders Retzius (1796-1860), un índice que se podía obtener con considerable precisión y que se convirtió en el elemento clave de la antropometría durante el resto del siglo. Aunque Gall no aplicó la frenología para demostrar diferencias raciales, sus seguidores sí la utilizaron para este fin, entre ellos los médicos ingleses William Lawrence (1783-1867) y W.F. Edwards (1796-1851), y el abogado y ensayista escocés George Combe (1788-1858). Este último fue el autor de "The constitution of man" (La constitución del hombre), una obra que animó a Samuel Morton a empezar su impresionante colección de cráneos por la que se haría famoso.
El médico norteamericano Samuel George Morton (1799-1851), profesor de Anatomía y creador de
Sus observaciones fueron volcadas en "An illustrated system of human anatomy" (Sistema ilustrado de anatomía humana" y, sobre todo, en "Crania americana. A comparative view of the skulls of various aboriginal nations of North and South America" (Crania americana. Una visión comparada de los cráneos de varias naciones aborígenes de América del Norte y del Sur) y "Crania aegyptiaca. Observations on egyptian ethnography, derived from anatomy, history, and the monuments" (Crania egipcia. Observaciones sobre la etnografía de Egipto, derivadas de la anatomía, la historia y los monumentos), obras todas ellas que gozaron de gran prestigio al momento de su publicación. Morton dividió a la humanidad en cuatro razas principales: caucásica (europeos), mongólica (asiáticos), negra (africanos) e indígena (americanos), las que definió jerárquicamente a partir de su capacidad craneal, siendo la caucásica la que encabeza el orden y la negra la que está al final.
La raza caucásica se caracteriza por una piel naturalmente hermosa, susceptible de todos los matices. Cabello fino, largo y rizado, y de varios colores. Cráneo grande y ovalado, y su porción anterior completa y elevada. La cara es pequeña en proporción a la cabeza, de forma oval, con características bien proporcionadas. Esta raza se distingue por la facilidad con la que alcanza las más altas dotes intelectuales. La fertilidad espontánea del caucásico ha hecho multiplicar a muchas naciones, y la ampliación de sus migraciones en todas las direcciones han poblado las mejores partes de la Tierra, y dio a luz a sus más bellos habitantes.
Los asiáticos, esta gran división de la especie humana, se caracterizan por una piel de color amarillento o verde oliva, que parece estar dibujado con fuerza sobre los huesos de la cara. De largo cabello lacio negro y barba rala, la nariz es ancha y corta, los ojos son pequeños, negros y en posición oblicua, y las cejas son arqueadas y lineales. Los labios se convierten, los pómulos son anchos y planos. En su carácter intelectual los mongoles son ingeniosos, imitativos, y muy susceptibles de aprendizaje. Pero los chinos, tan versátiles en sus sentimientos y acciones, por sus actos tan veleidosos han sido comparados con la raza de los monos, cuya atención salta permanentemente de un objeto a otro.
La raza americana se caracteriza por una tez morena, pelo largo, negro, lacio, barba deficiente y escasa pilosidad corporal. Ojos negros y profundos, frente baja, pómulos altos, nariz grande y aguileña, boca grande, labios hinchados y comprimidos. En su carácter mental, los indígenas americanos se oponen al cultivo y su temperamento es adverso a la incorporación de conocimientos. Vengativos, inquietos y amantes de la guerra, desprecian las aventuras marítimas. Son astutos, sensuales, ingratos, obstinados e insensibles, y gran parte de su afecto por sus hijos puede deberse a motivos puramente egoístas. Devoran los más repugnantes alimentos, crudos y sin limpiar, y no parecen pensar en otra cosa que en la satisfacción de las necesidades del momento. Sus facultades mentales, desde la infancia hasta la vejez, no maduran. Los indios no sólo son contrarios a las restricciones de la educación, en su mayor parte son incapaces de desarrollar un proceso de razonamiento sobre temas abstractos. Quizá no exista ninguna nación que los iguale en voracidad, egoísmo e ingratitud. Son una simple horda de rapaces bandidos. Su estructura mental resulta ser diferente de la del hombre blanco, y sólo en la escala más limitada puede existir armonía en las relaciones, sociales entre uno y otro. Los espíritus benevolentes pueden lamentar la incapacidad del indio para la civilización, pero el sentimentalismo debe rendirse a la evidencia; aunque, sin duda, bajo la influencia de un gobierno justo, sus intuiciones morales adoptarían un aspecto mucho más estimable.
Los africanos se caracterizan por su piel negra, pelo negro lanoso, ojos grandes y prominentes, nariz ancha y plana, anchos de espesor los labios y la boca ancha. Tienen la cabeza larga y estrecha, frente baja, pómulos prominentes, mandíbulas salientes. La disposición es que el negro es alegre, flexible e indolente; mientras que los de muchas naciones que componen esta raza presentan una diversidad singular de carácter intelectual, de los cuales la extrema medida es el grado más bajo de la humanidad. El carácter moral e intelectual de los africanos es muy diferente en las distintas naciones. Los hotentotes, por ejemplo, son la aproximación más cercana a los animales inferiores. Su tez es de un color pardo amarillento, y los viajeros la han comparado con el tono peculiar que adquiere la piel de los europeos en la última fase de la ictericia. Se dice que la apariencia de las mujeres es aún más repulsiva que la de los hombres. Los negros son proverbialmente cariñosos en sus diversiones, en las que participan con gran exuberancia del espíritu; un día de trabajo de ellos no es impedimento para una noche de diversión. Al igual que las naciones bárbaras, son con frecuencia caracterizados por la superstición y la crueldad, y parecen ser aficionados a las empresas bélicas ya que no son deficientes en valor personal. Pero, una vez superadas éstas, se dejan llevar por su destino y se acomodan con asombrosa facilidad a cualquier cambio de las circunstancias. Los negros tienen poca habilidad para inventar pero gran capacidad de imitación, de modo que adquieren fácilmente artes mecánicas. Tienen un gran talento para la música y todos sus sentidos externos son muy agudos.