岩宿遺跡で石器を発見したアマチュア考古学者・相沢忠洋の相談を受け、彼の発掘物を旧石器時代のものと確信して、発掘調査を行った。これまで日本に旧石器時代はないと見てきた考古学界に議論を巻き起こした。以後、日本における旧石器時代の研究に尽力し、後期旧石器のみならず前期・中期旧石器もある可能性があると論じた。また、「遺物の年代は、層位が型式に優先する」との理論を提唱した。ただし、芹沢が掘り出した前期・中期旧石器に関しては、石器ではなく自然石が石器のように見える偽石器であるとする見解も強かった(前期旧石器存否論争)。それに対し芹沢は実際に前期・中期旧石器を出土させ、彼の論は学会の主流となった。発掘調査に関わっていた人物が藤村新一で、彼は芹沢の議論を補強するような旧石器を次々と発掘している。
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