20世纪50年代，美国学者提出了“古生物体形增大定律”——每一个古生物分支都是从小的体形开始，逐渐增大，在达到最大的时候灭绝。裴文中在20世纪60年代开始撰文质疑这一定律，通过自己的研究和实践，最终使该定律修正为：在达到最大，并开始缩小的过程中灭绝。作为“北京人”头盖骨化石的发现者，裴文中一度认为这就代表着中国境内最为原始的文化，但后来发现了比“北京人”更为古老的遗址，他马上放弃了自己的观点。
裴文中一生中的大部分时间，都是在野外考察中度过的。1932年新婚后的第五天，他就回到了周口店。第一个孩子出生时，他在野外接到电报，赶回北京探望母子，手里还拿着一本专业书籍。在一次内蒙古的考察中，要穿过一片大沙漠，车子无法通行，当时已60多岁的裴文中和年轻人一样，骑着毛驴一路前行。裴文中在50多年的科学生涯中重视野外实践，足迹几乎遍及全国。1978年参加全国科学大会，裴文中在会上豪迈地表示：“要把75岁当57岁过。”此后，裴文中和年轻的科研工作者数次到张家口、贵州、洛阳等地考察，像年轻人一样爬上爬下，拿着放大镜看着各种痕迹，神情之专注，精力之旺盛可与年轻人相比。晚年的裴文中仍不断选取，锐气不减，在学生张森水的辅佐下，承担了对北京猿人石器工业的综合研究。面对这一庞杂的材料体系，裴、张二人用定量的方法进行研究，用大量科学数据展示北京人的石器技术与类型的特点和演变，解决了周口店石器工业的发展变化问题。辞世前一个月，在给友人的信中，老先生还这样勾画自己接下来的考察路线：9月去柳州，再去杭州，最后到安徽和县;明年去满洲里……
裴文中重视考古人才的培养，曾担任四届考古工作人员训练班的班主任，并亲自授课和辅导野外实习，培养大批考古工作者，他还常常利用外出考察之际举办有关考古学的讲座。裴文中先生是古人类学界和考古学界的一代宗师，广泛的考古实践、渊博的知识素养，不断探索、勇于创新的精神，是他在学术研究中取得丰硕成果的保证。