Arheoloģiskajos izrakumos apdzīvotās vietās, kapulaukos un kapsētās kopā ar senlietām atrod organiskas paliekas: augu putekšņus, sēklas, dzīvnieku un cilvēku skeleta paliekas. Anglijā un citās Eiropas valstīs ar terminu “bioarhaeoloģija” apzīmē arheoloģiskajos izrakumos iegūto visu bioloģisko palieku izvērtējumu. Amerikas Savienotajās Valstīs (ASV) ar šo jēdzienu vairāk akcentē tieši cilvēku skeleta materiālu analīzi un dažreiz to sauc par cilvēku osteoarheoloģiju vai cilvēka bioarheoloģiju. Tāpēc jēdzienu “bioarhaeoloģija” var skaidrot arī kā cilvēku atlieku izpēti, piesaistot arheoloģisko kontekstu. Tā sniedz plašu informāciju par seno iedzīvotāju morfoloģiju, veselību, demogrāfiju, migrācijām, uzturu un apkārtējās vides ietekmi uz cilvēku dzīvi. Bioarheoloģija ir izteikti starpdisciplināra zinātņu nozare, kas apvieno arheoloģisko, fiziskās antropoloģijas, paleobotānisko, zooarheoloģisko, paleopatoloģisko un molekulārās bioloģijas pētījumu rezultātus.

Nozare uzsver integrējošas, starpdisciplināras saiknes veidošanu starp bioloģiju un seno kultūru analīzi pagātnes sabiedrībās. Bioarheoloģija ir attīstījusi un lieto dažādus biokulturālus modeļus, kas uzsver sociālo, kulturālo un fizisko faktoru ietekmi uz cilvēka skeletu formēšanās procesā. Cilvēka skelets mainās dzīves laikā apkārtējās vides un sadzīves apstākļu ietekmē un saglabā informāciju par dzīves apstākļiem. Bioarheologi seno iedzīvotāju skeleta materiālu vērtē kā bioloģisko, apkārtējās vides un kultūras faktoru ietekmētu plastisku cilvēka pielāgošanās variantu. Pastiprinās kompleksa iedzīvotāju veselības, uztura, traumu, dzīves kvalitātes izpēte, kā arī arheoloģisko, vēsturisko un etnogrāfisko datu piesaiste skeleta materiāla izvērtējumam.

Bioarheoloģiskie pētījumi ietver vispusīgu arheoloģiskajos izrakumos iegūta cilvēka skeleta palieku analīzi. Paleopatoloģiskie pētījumi ietver makroskopisku slimību kaulu sistēmā atstāto liecību un skeleta novecošanās procesu novērtējumu, epidēmiju konstatāciju un to izraisošo patogēnu dezoksiribonukleīnskābju (DNS) noteikšanu. Detalizēti tiek izvērtēts zobu sistēmas stāvoklis – zobu nodilums, kariesa sastopamība, zobakmens attīstība, dzīves laikā zaudēto zobu īpatsvars, citu zobu specifisko slimību sastopamība. Tiek analizētas traumas un iespējamie nāves cēloņi senajās sabiedrībās.

Tiek pētīta seno iedzīvotāju morfoloģija, auguma izmaiņas, fizisko aktivitāšu līmenis un biomehāniskā adaptācija, analizētas cilvēka skeleta reakcijas uz stresa situācijām, iespējas tās konstatēt kaulu un zobu materiālā, tiek analīzēta arī pielāgošanās stresa situācijām. Šiem pētījumiem pielieto makroskopiskās un rentgenoskopiskās metodes. Liela uzmanība tiek pievērsta bērnu augšanai un attīstībai senajās sabiedrībās. 

Bioarheoloģiskajos pētījumos plaši tiek izmantotas dabaszinātņu analītiskās metodes. Seno iedzīvotāju uztura un migrāciju pētījumi tiek veikti, izmantojot ķīmisko elementu stabilo izotopu izpēti kaulu un zobu materiālā. 21. gs. sākumā dinamiski attīstās molekulārās bioloģijas iespēju izmantošana un arheoloģisko DNS pētījumi. Tie ļauj risināt cilvēku evolūcijas, migrācijas, dzīvnieku domestifikācijas un arheoloģisko kultūru nomaiņu jautājumus. Iespējama apbedījumu dzimuma un radniecības izpēte. Senās DNS pētniecības metodes tiek izmantotas arī zooarheoloģijas un paleobotānikas pētījumos. Bioarheoloģisko pētījumu neatņemama sastāvdaļa ir apbedījumu dzimuma un vecuma noteikšana un paleodemogrāfijas pētījumi. Uzmanība tiek pievērsta bioarheoloģisko pētījumu ētikas jautājumiem. Pētītam arheoloģiskajam objektam cenšas pielietot visu iespējamo bioarheoloģisko pētniecības metožu kompleksu, lai varētu iegūt pilnīgāku seno iedzīvotāju dzīves rekonstrukciju.

Jau 18. gs., pētot arheoloģiskajos izrakumos iegūto seno iedzīvotāju kaulu materiālu, bioloģiskie antropologi pievērsās jautājumam par cilvēku bioloģisko un kultūru dažādību. 19. gs. un 20. gs. pirmajā pusē antropoloģiskie pētījumi galvenokārt bija saistīti ar galvaskausu morfoloģisko analīzi un etnisko teoriju izstrādi. Retos gadījumos tika konstatētas skeleta patoloģiskās izmaiņas. Pēc Otrā pasaules kara pasaulē mazinājās iedzīvotāju morfoloģiskās tipoloģijas pētījumi un uzmanība tika pievērsta seno iedzīvotāju veselības un demogrāfijas izpētei. Terminu “bioarhaeoloģija” pirmo reizi 1972. gadā lietoja britu arheologs Grems Klārks (Grahame Clark) zooarheoloģijas kontekstā, raksturojot arheoloģiskajos izrakumos iegūto dzīvnieku kaulu izpēti. 1977. gadā Džeina Buikstra (Jane Ellen Buikstra) ASV šo jēdzienu attiecināja uz cilvēku mirstīgo atlieku zinātniskajiem pētījumiem. Pakāpeniski attīstījās populācijas kopējās analīzes pieeja līdzšinējā atsevišķu indivīdu izvērtējuma vietā. Šī virziena aizsācējs bija Nacionālā dabas vēstures muzeja Vašingtonā (Smithsonian National Museum of Natural History) pētnieks Lorenss Eindžels (Lawrence J. Angel). 1966.–1976. gadā viņš publicēja vairākus nozīmīgus rakstus paleodemogrāfijā un paleopatoloģijā. Bioarheoloģisko pētījumu aizsācēji Vācijā bija Ilze Švidecka (Ilse Schwidetzky) un Frīdrihs Rēzings (Friedrich Rösing), Lielbritānijā – paleopatologs Kalvins Velss (Calvin Wells), ASV – čehu antropologs Aloizs Hrdlička (Alois Ferdinand Hrdlička). 1918. gadā A. Hrdlička nodibināja turpmāk nozīmīgo bioarheoloģisko pētījumu žurnālu American Journal of Physical Anthropology. A. Hrdličkas darba turpinātāji bija tiesu medicīnas pamatlicējs Tomass Stjuarts (Thomas Dale Stewart) un L. Eindžels.

21. gs. bioarheoloģiskie pētījumi attīstās vairākos virzienos. Pirmkārt, paplašinoties tehniskajām iespējām, pastiprinās analītisko metožu pielietojums. Plaši tiek pielietoti ķīmisko elementu stabilo izotopu pētījumi seno iedzīvotāju uztura un pārvietošanās izpētē. Dinamiski attīstās seno DNS pētījumi, nosakot apbedīto dzimumu, radniecību un pētot populāciju migrācijas. Tiek veikta arī dažādu slimību izraisītāju DNS izpēte. 

Otra aktuāla joma ir arheoloģiskajos izrakumos iegūtā kaulu materiāla kolekciju kritisks izvērtējums – cik lielā mērā senais kaulu materiāls spēj objektīvi atspoguļot patieso situāciju dažādu vēsturisko periodu sabiedrībās, cik tam ir gadījuma vai selektīvu nāves cēloņu raksturs. 

Trešais virziens bioarheoloģijas pētniecībā ir arheoloģisko, vēsturisko un etnogrāfisko datu piesaiste skeleta materiāla izvērtējumam. Ja sākotnējie bioarheoloģiskie pētījumi lielāko vērību pievērsa cilvēku skeleta bioloģiskajām un evolucionārajām izmaiņām, tad pēdējos gados attīstījusies sociālā bioarheoloģija – jauns metodisks virziens cilvēka sociālās un bioloģiskās daudzpusības izpētei. Tā cenšas noskaidrot veselības un slimību sociālos cēloņus, sabiedrības sociālo slāņu, sieviešu, vīriešu un bērnu sociālās identitātes ietekmi uz dzīves kvalitāti. Apkopojot vispusīgo informāciju, veido maksimāli pietuvinātas seno sabiedrību rekonstrukcijas. Šo pētījumu mērķis ir iekļaut fiziskās antropoloģijas datus tā laika dzīves pieredzē un gūt priekšstatu par sociālajiem procesiem senatnē. 

Darbs ar cilvēku kaulu materiālu sabiedrībā vienmēr ir uztverts neviennozīmīgi, neskatoties uz to, ka tā izpēte kalpojusi sabiedrības izglītošanai. Diskusijas izraisa to zinātniska izpēte un izstādīšana muzeju ekspozīcijās. Daudziem cilvēkiem mirušo paliekas ir reliģiskās cieņas objekts ar lielu simbolisku un kulturālu nozīmi. Bioarheoloģisko pētījumu ētiskie aspekti regulāri tiek diskutēti arheologu un bioarheologu starptautiskajos forumos.

Skandināvijas valstīs ētiskās problēmas, kas saistītas ar arheoloģiskajos izrakumos atsegtā osteoloģiskā materiāla izpēti, ir daudz mazākas nekā ASV un Austrālijā. Nelielā reliģijas ietekme un viendabīgais iedzīvotāju sastāvs ir novērsis izrakumu ierobežojumus un pārapbedīšanas likumu ieviešanu. Zināmas problēmas rodas gadījumos, kad arheoloģiski tiek pētītas jaunākas kapsētas un skeletus iespējams saistīt ar konkrētām personām. Šādos gadījumos nepieciešama profesionāli ētiska pieeja un dialogs, kurā piedalās visas ieinteresētās puses. 

20. gs. 20. gados pastiprinās sabiedrības interese veikt Eiropas muzejos uzkrātā antropoloģiskā materiāla repatriāciju un pārapbedīšanu. Atsevišķās valstīs bioloģiskie antropologi ievēro Ētikas kodeksu un atzīst savu atbildību, strādājot ar antropoloģisko materiālu. Baltijas valstīs likumdošana attiecībā uz cilvēku osteoloģiskā materiāla glabāšanu un pētīšanu ir saskaņota ar Eiropas Arheoloģiskā mantojuma aizsardzības konvenciju (European Convention on the Protection of the Archaeological Heritage). Konkrēti likumdošanas akti par arheoloģiskajos izrakumos iegūto cilvēku osteoloģiskā materiāla pārapbedīšanu nav pieņemti. Tiek izpildīta baznīcu draudžu prasība pēc izpētes pārapbedīt antropoloģisko materiālu. Attiecībā uz materiāla glabāšanu pastāv zināmas atšķirības. Lietuvā tas atrodas Viļņas Universitātes (Vilniaus universitetas) Medicīnas fakultātē, Latvijā un Igaunijā – pamatā Vēstures institūtos. Visās Baltijas valstīs bioarheoloģija ir viena no arheoloģisko pētījumu sastāvdaļām un antropoloģiskā materiāla izvērtējums tiek regulāri iekļauts arheoloģiskajos pārskatos.

Bioarheoloģiskie pētījumi 21. gs. 20. gados notiek izteikti starpdisciplināri. Tajos piedalās universitāšu arheoloģijas, fiziskās antropoloģijas un bioarheoloģijas nodaļas, kā arī ķīmijas un arheoloģiskā DNS izpētes laboratorijas. Šādi kompleksi pētījumi tiek veikti: Cilvēka evolūcijas un sociālo izmaiņu skolas bioarheoloģisko pētījumu centrā (Center for Bioarchaeological Research of the School of Human Evolution and Social Change) ASV Arizonas Pavalsts Universitātē (Arizona State University), Kalifornijas Universitātē, Bērklijā (University of California, Berkeley), Viskonsinas-Medisonas Universitātē (The University of Wisconsin-Madison), Hārvardas Universitātes Cilvēka evolūcijas bioloģijas nodaļā (Harvard University Department of Human Evolutionary Biology), Hārvardas Medicīnas skolas ģenētikas nodaļā (Department of Genetics, Harvard Medical School), Ohaio Pavalsts Universitātes (Ohio State University), Kentas Valsts Universitātes (Kent State University) un Ziemeļkarolīnas Universitātes (University of North Carolina) Antropoloģijas nodaļās.

Kanādā plaši bioarheoloģiskie pētījumi notiek Kalgari Universitātes (University of Calgary) un Albertas Universitātes (University of Alberta) antropoloģijas nodaļās. Arheoloģiskā DNS pētījumi ir attīstīti Makmāstera Universitātē (McMaster University). Macību programmas bioarheoloģijā ir pieejamas 14 Apvienotās Karalistes universitātēs. Nozīmīgi centri bioarheoloģijas pētniecībā: Kembridžas Universitātes (University of Cambridge), Šefīldas Universitātes (University of Sheffield) un Daremas Universitātes (University of Durham) arheoloģijas nodaļas. Strapdisciplināri cilvēka attīstības un sociālās evolūcijas pētījumi tiek veikti arī Londonas Universitātes koledžas Arheoloģijas institūtā (University College London Institute of Archaeology), Maksa Planka Cilvēces vēstures zinātnes institūtā (Max Planck Institute for the Science of Human History) Vācijā, Jēnā un Kopenhāgenas Universitātē (Københavns Universitet) Dānijā.

Plaši bioarheoloģiskajiem pētījumiem pievērsušies amerikāņu antropologi, bioarheologi un paleopatologi. Ievērojama ir bioarheoloģisko pētījumu aizsācēja, Cilvēka evolūcijas un sociālo izmaiņu skolas bioarheoloģisko pētījumu centra direktore Arizonas Pavalsts Universitātē Džeina Buikstra (Jane Ellen Buikstra). Pie stabilo izotopu metožu attīstīšanas strādā pašreizējā centra direktore Kellija Knudsone (Kelly Knudson). Lielu ieguldījumu bioarheoloģijas attīstībā devis Klārks Larsens (Clark Spencer Larsen). Tiesu medicīnas metodes bioarheoloģijas metodiku attīstībā ir pielietojuši Daglass Jūbeleikers (Douglas H. Ubelaker) un Filips Vokers (Phillip L. Walker). Paleoantropologa Ērika Trinkausa (Erik Trinkaus) specializācija ir neandertāliešu un agrīnā mūsdienu cilvēka bioloģija un cilvēka evolūcija. Ekonomikas vēsturē specializējies Ričards Stekels (Richard Hall Steckel). Paleopatoloģijas un sociālās bioarheoloģijas pētījumiem pievērsusies Sabrina Agarvala (Sabrina C. Agarwal). Paleoantropoloģijas un ģenētiskās evolūcijas pētījumus veic Klods Lavdžojs (Claude Owen Lovejoy). Senā DNS izpētē nozīmīgākie panākumi ir amerikāņu ģenētiķim Deividam Reiham (David Emil Reich). Kanādā apkopojošus pētījumus bioarheoloģijā veic antrolopologi Anne Katcenberga (M. Anne Katzenberg), Šellija Saundersa (Shelley R. Saunders), Andžejs Vebers (Andrzej Weber) un paleopatoloģe Nensija Lavela (Nancy C. Lovell). 

Nozīmīgākos paleopatoloģiskos pētījumus Anglijā veic Šarlote Robertsa (Charlotte Roberts). Pētījumus zobu morfoloģijā, mikrostruktūrā, patoloģijās un evolucionārā attīstībā veic Simons Hillsons (Simon Hillson). Paleodiētas un migrācijas stabilo izotopu pētījumus veic Džūlija Lī Torpa (Julia Lee-Thorp) un Riks Šultings (Rick Shulting). Seno iedzīvotāju mobilitāti un dzīves veidu Vīnes Universitātes evolucionārās antropoloģijas nodaļā (Department of Evolutionary Anthropology University of Vienna) pēta Rons Pinhasi (Ron Phinhasi).

Bioarheoloģiskie pētījumi plaši tiek publicēti ar arheoloģiju, fizisko antropoloģiju, arheometriju, tiesu medicīnu, anatomiju un molekulāro bioloģiju saistītos izdevumos. Nozīmīgākie: American Journal of Physical Anthropology (kopš 1918. gada), Bioarchaeology International (kopš 2017. gada), Bioarchaeology of the Near East (kopš 2017. gada), International Journal of Paleopathology (izdevējs Elsevier, kopš 2011. gada), The Journal of Archaeological Science (izdevējs Elsevier, kopš 1974. gada), International Journal of Osteoarchaeology (kopš 1991. gada), Journal of Human Evolution (kopš 1986. gada), Current Biology (izdevējs Elsevier, kopš 1991. gada), Nature (kopš 1869. gada), Collegium Antropologicum (kopš 1977. gada), Current Anthropology (kopš 1959. gada), Ecology and Evolution (kopš 2011. gada), The Journal of Forensic Science (kopš 1956. gada).