В книге «История и география генов человека» Кавалли-Сфорца разбил человечество на десять основных генетических кластеров — восточные азиаты, европейцы, эскимосы, юго-восточные азиаты, коренное население Америки, жители тихоокеанских островов, южные азиаты и северные африканцы, суб-сахарские африканцы, народы койсанской группы и центральноафриканские пигмеи, аборигены Австралии..
Свои исследования он начал с анализа миграции населения и распределения групп крови. В дальнейшем он привлекал всё больше и больше генетических данных, и получал более надёжные и точные картины распределения и миграции населения. По его теории, современный человек произошёл из Африки, хотя до этого уже существовали другие группы людей (в частности неандертальцы Европы), которые не сохранились. В дальнейшем люди мигрировали на Ближний Восток, в Европу и Азию, и распространились далее по суше и побережью до Юго-восточной Азии и Америки, и на лодках до Австралии и островов.
Применяя математические методы разложения генетического распределения на принципиальные компоненты, он выделил различные потоки миграции, от древних до поздних, и дал им интерпретацию, сопоставляя с археологическими и лингвистическими данными.
