Una tecnología avanzada de herramientas, la industria musteriense, caracteriza muchos yacimientos neandertales, así como los de algunos de los primeros humanos modernos en Skhūl y Qafzeh, Israel. Las herramientas fabricadas con la técnica de lascado de Levallois se caracterizan por lascas talladas a partir de núcleos preparados. Las lascas se crearon golpeando en la base triangular de los bordes elevados de lascas previamente talladas. Estas lascas musterienses, si eran aceptables para el fabricante, se retocaban a menudo con piedras de martillo; más raramente, se utilizaban huesos de animales o dientes premolares para el trabajo de retoque. Algunos yacimientos de neandertales tardíos en Portugal y Francia, datados después de hace 40.000 años (el inicio del Paleolítico Superior), conservan una tecnología de herramientas de hoja similar a la de los humanos modernos tempranos de la misma época. Esta tecnología del Paleolítico Superior, denominada industria châtelperroniana (la primera de las dos etapas de la industria perigordiana), requería mucha planificación y precisión para su producción. El Châtelperroniense demuestra que los primeros humanos modernos no fueron los únicos fabricantes de esta sofisticada tecnología.

Los neandertales crearon herramientas de uso doméstico distintas de las de caza. Entre las herramientas se encuentran los raspadores para curtir las pieles, los punzones para agujerear las pieles con el fin de confeccionar prendas de vestir holgadas y los buriles para cortar la madera y el hueso. Otras herramientas se utilizaban para afilar lanzas, matar y procesar animales y preparar alimentos. En la industria châtelperroniana se encuentran herramientas con mango.

También se han recuperado artefactos noutilitarios con restos neandertales y herramientas musterienses. Estos artefactos indican una función cognitiva más allá de la necesaria para la supervivencia básica. Algunos de estos artefactos parecen haber sido recogidos por su valor intrínseco o su belleza más que por alguna función utilitaria. Los estudios han indicado el uso de adornos, colorantes, herramientas de hueso decoradas con diseños y manuports (objetos naturales no modificados que han sido movidos por el hombre), incluyendo fósiles y curiosidades geológicas, que fueron llevados fuera de su contexto original y a veces alterados mediante el uso de herramientas de piedra. También se observa el uso de plumas, garras y conchas, que fueron modificadas a propósito y probablemente llevadas, así como incisiones regulares y diseños sencillos en huesos y fragmentos de piedras y en el arte rupestre.

Los neandertales utilizaban pigmentos naturales, como el ocre rojo, un óxido de hierro procedente de un mineral de hierro impuro, quizás mezclado con grasa. Embadurnaban conchas con el ocre y las transportaban desde su ubicación original. También explotaban los pigmentos minerales negros, especialmente los óxidos de manganeso. Más de 70 yacimientos neandertales contienen evidencias de óxidos de manganeso, incluyendo un yacimiento, Pech de l’Azé, que produjo más de 500 fragmentos de pigmentos negros, la mitad de los cuales muestran signos reveladores de uso. En un yacimiento neandertal de Eslovenia (Divje Babe) se encontró un instrumento de viento parecido a una flauta con agujeros correspondientes a una escala, lo que implica que los neandertales hacían música, aunque esta afirmación ha generado una gran controversia.

Los hogares de los neandertales estaban cerca de sus lugares de descanso y de dormir, lo que demuestra la presencia de áreas domésticas que se utilizaban repetidamente a lo largo del tiempo. Se deduce que algunos campamentos fueron residencias de larga duración, mientras que otros pueden haber sido utilizados con cierta regularidad durante los viajes de caza. Otros campamentos pueden haber sido ocupados brevemente durante la noche. Varios campamentos neandertales pueden haber sido ocupados de forma estacional. Contienen restos de cocina, como los huesos de los animales del lugar. La naturaleza a corto plazo de estas residencias queda demostrada por las herramientas de piedra encontradas en ellas, que fueron hechas principalmente con materiales locales y carecen de signos de retoque.

Hay pruebas de que los neandertales enterraban a sus muertos en varios lugares, como La Ferrassie, La Chapelle-aux-Saints, Le Regourdou, Roc de Marsal, Le Moustier, Saint-Césaire y La Quina en Francia, Spy en Bélgica, Feldhofer en Alemania y Shanidar en Irak, lo que indica un comportamiento cultural simbólico y ritual. Esto no es sorprendente, dado el gran número de bebés y niños pequeños conservados y los restos de grupos familiares, como en La Ferrassie, donde se descubrieron varios recién nacidos, niños pequeños y adultos. Los enterramientos pueden distinguirse por las pruebas de modificación de las fosas, como en La Chapelle-aux-Saints, donde los antropólogos sostienen que el cuerpo debió ser enterrado rápidamente para explicar tanto la ausencia de daños por parte de los carnívoros como las diferencias de conservación entre esos restos y otros huesos de animales recuperados en el yacimiento. En Shanidar, los neandertales pueden haber colocado flores con cualidades medicinales en las tumbas de los individuos fallecidos; estas prácticas apuntan a la posibilidad de una medicina tradicional neandertal. Los neandertales pueden haber mezclado plantas medicinales con otros alimentos vegetales, que probablemente se cocinaban en fuegos de leña.

Los neandertales tenían dietas “lobunas”. Un análisis de los isótopos estables del carbono en el colágeno de los huesos demostró que la dieta de los neandertales se parecía a la de los carnívoros, aunque la materia fecal fosilizada y el cálculo dental (sarro) sugieren que también se consumía abundante materia vegetal. Cuando los antropólogos consideraron el desgaste microscópico de las superficies de masticación de los dientes, se demostró que los neandertales eran más comparables a los forrajeadores de hábitats con menos árboles que consumían grandes cantidades de carne. El pescado y los moluscos acuáticos también se comían en grandes cantidades en algunos lugares, lo que sugiere que los neandertales tenían una dieta amplia que incluía recursos terrestres, marinos y fluviales.

Los restos fósiles presentan evidencias de biselado de los dientes y un gran desgaste dental, lo que sugiere que los neandertales utilizaban sus dientes como herramientas o incluso como una tercera mano. Estos usos se dan especialmente en los dientes delanteros. A partir de las estrías hechas por los instrumentos en los dientes frontales, es posible conjeturar que los neandertales eran mayoritariamente diestros y que la lateralidad surgió pronto durante la maduración, ya que dichas estrías se encontraron en los dientes de un individuo de 6 a 8 años. Además, se observaron diferencias en el astillado y el desgaste dental entre los restos masculinos y femeninos, lo que sugiere que existía una división del trabajo entre los neandertales.