サヘラントロプス・チャデンシスの発見は、人類古生物学の歴史において最も過酷で、劇的なフィールドワークの賜物でした。発見の舞台となったのは、中央アフリカに位置するチャド共和国北部のジュラブ砂漠（Djourab Desert）に広がるトロス・メナラ（Toros-Menalla）地区です。
フランスの古人類学者ミシェル・ブリュネ（Michel Brunet）教授（ポワチエ大学／コレージュ・ド・フランス）率いる「フランス・チャド合同古人類学調査隊（MPFT）」は、砂嵐が吹き荒れ気温が50度を超える極限環境の中で、25年以上にわたり発掘調査を継続していました。そして2001年7月19日、チャド人研究員のアフンタ・ジマドゥマルボエ（Ahounta Djimdoumalbaye）氏によって、風化した砂岩の中からほぼ完全な形状を保った頭蓋骨化石（標本番号：TM 266-01-60-1）が発見されたのです。
ブリュネ教授は当時の手記や特番インタビューの中で、「砂から頭頂部が露出した瞬間、それが類人猿ではなく、人類の夜明けを告げる決定的なピースであると直感した」と述懐しています。この化石は、チャドのダザ語で「乾季直前に生まれた子供（過酷な環境を生き抜く命の希望）」を意味する「トゥーマイ（Toumaï）」という愛称で呼ばれるようになり、2002年7月の英科学誌『Nature』に論文が掲載されるや否や、世界的な大ニュースとして報じられました。
サヘラントロプス・チャデンシスの生息年代は、共産した脊椎動物化石の生層位学的解析、およびベリリウム同位体（10Be/9Be）を用いた放射年代測定法によって、約700万〜680万年前（新生代中新世末期）と特定されました。この年代は、分子生物学的なDNA変異解析が導き出した「ヒト系統とチンパンジー系統が共通祖先から枝分かれした年代（約700万〜800万年前）」と驚くほど完全に合致していたのです。
