W 1888 r. został przydzielony do małego, wojskowego szpitala w głębi Sumatry. W wolnym czasie, dzięki własnym funduszom, badał jaskinie. Znalazł szczątki nosorożca i słonia oraz zab orangutana, lecz żadnych skamieniałości homoida.
W 1890 r., po ataku malarii Dubois został przeniesiony do rezerwy i oddelegowany z Sumatry na Jawę, gdzie klimat był nieco suchy i zdrowszy. Na południowo -wschodnim wybrzeżu Jawy, założył z żoną gospodarstwo. W czasie pory suchej w 1891 r. Dubois przeprowadził wykopaliska w środkowej Jawie, w pobliżu wioski Trinil. Jego pracownicy wydobyli wiele skamieniałych kości zwierzęcych. We wrześniu 1891 r. odkryli szczególnie interesujące znalezisko - ząb trzonowy osobnika należącego do naczelnych Dubois sądził, że pochodzi on ze szczątków wymarłego, olbrzymiego szympansa. Nakazał swoim pracownikom skoncentrować prace wokół miejsca, gdzie znaleziono ząb.
W październiku odkryli oni okaz, któiy wydawał się być pancerzem żółwia morskiego. Jednak, gdy Dubois zbadał znalezisko, zobaczył, iż jest to w rzeczywistości górna część czaszki. Była ona mocno skamieniała. Cechowała się dużą, wystającą krawędzią nad oczodołami. Ten element budowy skłonił Dubois do wniosku, że znaleziona czaszka należała do małpy człekokształtnej.
Początek pory deszczowej zakończył rok prac wykopaliskowych. W sierpniu 1892 r. Dubois powrócił do Trinil i wśród kości jelenia, nosorożca, liien, krokodyli, świń, tygrysów znalazł skamieniałą kość udową, która przypominała kość udową człowieka. Wkrótce znalazł kolejny ząb trzonowy. Zdaniem Dubois wszystkie te znaleziska - żeby trzonowe, sklepienie czaszki i kość udowa - należały do tego samego zwierzęcia, którego wciąż uważał za wymarłego, olbrzymiego szympansa. Jednak po namyśle i wymianie listów ze wspomnianym Ernstem Haecklem, profesorem zoologii na Uniwersytecie w Jenie zmienił zdanie. Dubois oświadczył, że szczątki te należały do istoty, która wydawała się idealnie pasować do roli „brakującego ogniwa”. W 1894 r. Dubois opublikował raport na temat wyników swoich badań. Napisał w nim; „Pitekantrop jest formą przejściową, która zgodnie z teorią ewolucji musiała istnieć między ludźmi a antropoidami”.
Dubois zaobserwował, że choć niektóre cechy czaszki z Trinil - takie jak wystające wały nadoczodołowe - zdecydowanie przypominają budowę czaszek małp człekokształtnych kość udowa cechuje się niemal ludzką morfologię, co oznaczało wyprostowaną postawę ciała u pitekantropa i determinowało nazwę gatunku erectus.