Det var vid utgrävningar i ett stenbrott nära staden Ramla som forskare upptäckte de förhistoriska lämningarna. Benresterna från en skalle och ett käkben tillhör inte någon känd art från släktet Homo, som vår egen art Homo sapiens tillhör.
Forskare vid universitetet i Tel Aviv och Hebreiska universitetet i Jerusalem har döpt den "exceptionella upptäckten" till "Nesher Ramla homo-arten" efter fyndplatsen, i en studie som publicerats i tidskriften Science.
Stora tänder
Fossilerna bedöms vara mellan 120 000 och 140 000 år gamla, och forskargruppen tror att Nesher Ramla-arten kan ha levt samtidigt som Homo sapiens.
Nesher Ramla-människorna delar enligt forskarna vissa drag med både den förhistoriska människovarelsen neandertalarna och med numera utdöda människoarter.
"Men de är samtidigt mycket olika dagens människor – med en helt annan skallstruktur, ingen haka och mycket stora tänder", skriver forskarna.
Tillsammans med benresterna hittades stora mängder djurben och stenredskap – fynd som enligt forskarna visar att Nesher Ramla-arten troligen interagerade med Homo sapiens i trakten.
Ny bild
Upptäckten ger en ny bild av människans evolution, anser de israeliska forskarna. Särskilt när det gäller den allmänt etablerade synen att neandertalarna uppstod i Europa.
– Våra fynd antyder att de berömda neandertalarna från Västeuropa bara är resterna av en mycket större population som levde här i Levanten, och inte tvärtom, säger Israel Hershkovitz vid universitetet i Tel Aviv.
Forskarvärlden är dock långt ifrån enig om den saken.
– Jag tycker att det är en för snabbt dragen slutsats att koppla några av de äldre israeliska fossilerna till neandertalarna, säger professor Chris Stringer vid Naturhistoriska museet i London till BBC.