Kehittynyt työkaluteknologia, mousterialainen teollisuus, on ominaista monille neandertalinihmisen löytöpaikoille, samoin kuin joidenkin varhaisimpien nykyihmisten löytöpaikoille Skhūlissa ja Qafzehissa, Israelissa. Levallois-höyläystekniikalla valmistetuille työkaluille on ominaista, että hiutaleet on hakattu valmiista ytimistä. Hiutaleet on luotu lyömällä kolmionmuotoista pohjaa korotettujen reunojen kohdalta aiemmin hakatuista hiutaleista. Nämä mousterilaiset hiutaleet, jos ne kelpasivat tekijälle, retusoitiin usein vasarakivillä; harvemmin retusointityössä käytettiin eläinten luita tai premolaarihampaita. Joissakin Portugalissa ja Ranskassa sijaitsevissa myöhäisneandertalilaisten löytöpaikoissa, jotka ajoittuvat 40 000 vuoden taakse (yläpaleoliittisen kauden alkuun), on säilynyt terätyökalutekniikkaa, joka oli samankaltaista kuin varhaisnykyajan ihmisillä samalta ajanjaksolta. Tämä ylemmän paleoliittisen kauden teknologia, jota kutsutaan Châtelperronian-teollisuudeksi (perigordian-teollisuuden kahdesta vaiheesta varhaisempi), vaati paljon suunnittelua ja tarkkuutta valmistukseen. Châtelperronian osoittaa, että varhaiset nykyihmiset eivät olleet ainoita tämän hienostuneen teknologian valmistajia.

Neandertalinihmiset loivat metsästysvälineistä poikkeavia työkaluja kotitalouskäyttöön. Työkaluihin kuuluivat muun muassa kaapimet nahkojen parkitsemiseen, nuija reikien lyömiseen nahkoihin löysien vaatteiden valmistamiseksi sekä buriinit puun ja luun leikkaamiseen. Muita työkaluja käytettiin keihäiden teroittamiseen, eläinten tappamiseen ja käsittelyyn sekä ruoanvalmistukseen. Châtelperronialaiselta teollisuudelta on löydetty kahvallisia työkaluja.

Nonutilitarialaisia esineitä on löydetty myös neandertalin jäänteiden ja mousterialaisten työkalujen kanssa. Nämä artefaktit viittaavat kognitiivisiin toimintoihin, jotka ylittävät peruseloonjäämisen edellyttämät toiminnot. Osa näistä esineistä näyttää kerätyn pikemminkin niiden itseisarvon tai kauneuden vuoksi kuin jonkin hyötytarkoituksen vuoksi. Tutkimukset ovat osoittaneet koristeiden, väriaineiden, kuvioilla koristeltujen luutyökalujen ja manuporttien (luonnolliset, muokkaamattomat esineet, joita ihmiset ovat liikuttaneet), mukaan lukien fossiilit ja geologiset kuriositeetit, käyttöä, jotka kuljetettiin pois alkuperäisestä asiayhteydestään ja joita toisinaan muutettiin kivityökalujen avulla. Lisäksi on havaittu höyhenien, kynsien ja simpukoiden käyttö, joita muokattiin tarkoituksellisesti ja joita luultavasti käytettiin, sekä säännölliset viillot ja yksinkertaiset kuviot luihin ja kivenkappaleisiin sekä luolataiteessa.

Neandertalinihmiset käyttivät luonnossa esiintyviä pigmenttejä, kuten punaista okraa, epäpuhtaasta rautamalmista saatua rautaoksidia, johon oli ehkä sekoitettu rasvaa. Ne sotkivat kuoret okralla ja kuljettivat ne alkuperäiseltä paikaltaan. Ne käyttivät myös mustia mineraalipigmenttejä, erityisesti mangaanioksideja. Yli 70 neandertalinihmisen löytöpaikalla on todisteita mangaanioksideista, mukaan lukien Pech de l’Azé, josta löytyi yli 500 mustan pigmentin fragmenttia, joista puolessa on merkkejä käytön aiheuttamasta kulumisesta. Sloveniassa sijaitsevasta neandertalilaislöydöstä (Divje Babe) raportoitiin huilun kaltainen puhallinsoitin, jossa oli asteikkoa vastaavat reiät, mikä viittaa siihen, että neandertalilaiset tekivät musiikkia, vaikkakin väite on herättänyt huomattavia kiistoja.

Neandertalilaisten tulipesät sijaitsivat lähellä heidän lepäily- ja nukkumispaikkojaan, mikä osoittaa, että käytössä oli kotitiloja, joita käytettiin toistuvasti ajan kuluessa. Joidenkin leiripaikkojen voidaan päätellä olleen pitkäaikaisia asuinpaikkoja, kun taas toisia on saatettu käyttää säännöllisesti metsästysretkien aikana. Joitakin leiripaikkoja on saatettu käyttää lyhytaikaisesti yön yli. Useita neandertalinihmisten leiripaikkoja on saatettu käyttää kausiluonteisesti. Niissä on keittiön jätteitä, kuten paikallisten eläinten luita. Näiden asuinpaikkojen lyhytaikaisesta luonteesta kertovat sieltä löydetyt kivityökalut, jotka on valmistettu pääasiassa paikallisista materiaaleista ja joissa ei ole jälkiä retusoinnista.

Neandertalilaisten vainajien hautaamisesta on todisteita eri paikoissa, kuten La Ferrassie, La Chapelle-aux-Saints, Le Regourdou, Roc de Marsal, Le Moustier, Saint-Césaire ja La Quina Ranskassa, Spy Belgiassa, Feldhofer Saksassa ja Shanidar Irakissa, jotka viittaavat symboliseen ja rituaaliseen kulttuurikäyttäytymiseen. Tämä ei ole yllättävää, kun otetaan huomioon säilyneiden vauvojen ja pienten lasten suuri määrä sekä perheryhmien jäännökset, kuten La Ferrassiesta, jossa löydettiin useita vastasyntyneitä, pieniä lapsia ja aikuisia. Hautaukset voidaan erottaa kuoppien muokkauksesta, kuten La Chapelle-aux-Saintsissa, jossa antropologit väittävät, että ruumis on täytynyt haudata nopeasti, mikä selittää sekä sen, että lihansyöjät eivät ole vahingoittaneet ruumista, että sen, että näiden jäännösten säilyvyys eroaa muista paikalta löydetyistä eläinten luista. Shanidarissa neandertalinihmiset ovat saattaneet sijoittaa kuolleiden henkilöiden haudoille lääkinnällisiä ominaisuuksia sisältäviä kukkia; tällaiset käytännöt viittaavat neandertalinihmisten perinteisen lääketieteen mahdollisuuteen. Neandertalilaiset ovat saattaneet sekoittaa lääkekasveja muuhun kasvisruokaan, joka todennäköisesti kypsennettiin puunuotiolla.

Neandertalilaisilla oli “susimainen” ruokavalio. Luun kollageenissa olevien stabiilien hiili-isotooppien analyysi osoitti, että neandertalilaisten ruokavalio muistutti lihansyöjien ruokavaliota, vaikka fossiiliset ulosteet ja hammaskivi (hammaskivi) viittaavat siihen, että myös runsaasti kasviperäistä ravintoa syötiin. Kun antropologit ottivat huomioon hampaiden purupintojen mikroskooppisen kulumisen, neandertalinihmiset osoittautuivat vertailukelpoisimmiksi vähemmän puita kasvavien elinympäristöjen metsästäjiin, jotka söivät suuria määriä lihaa. Myös kalaa ja vesinilviäisiä syötiin joissakin paikoissa suuria määriä, mikä viittaa siihen, että neandertalilaisilla oli laaja ruokavalio, johon kuului maa-, meri- ja jokivaroja.

Fossiilisissa jäännöksissä on viitteitä hampaiden viistämisestä ja hampaiden voimakkaasta kulumisesta, mikä viittaa siihen, että neandertalilaiset käyttivät hampaitaan työvälineinä tai jopa kolmantena kätenä. Nämä käyttötavat koskevat erityisesti etuhampaita. Työkalujen etuhampaisiin tekemien raitojen perusteella voidaan olettaa, että neandertalilaiset olivat suurelta osin oikeakätisiä ja että kätisyys syntyi varhain aikuistumisen aikana, sillä tällaisia raitoja löytyi 6-8-vuotiaan yksilön hampaista. Lisäksi miesten ja naisten jäännösten välillä havaittiin eroja hampaiden lohkeilussa ja kulumisessa, mikä viittaa siihen, että neandertalilaisten keskuudessa oli työnjako.