Une technologie d’outils avancée, l’industrie moustérienne, caractérise de nombreux sites néandertaliens, ainsi que ceux de certains des plus anciens humains modernes à Skhūl et Qafzeh, en Israël. Les outils fabriqués à l’aide de la technique d’écaillage Levallois sont caractérisés par des flocons taillés à partir de noyaux préparés. Les flocons ont été créés en frappant la base triangulaire des bords surélevés de flocons précédemment taillés. Ces écailles moustériennes, si elles étaient acceptables pour le fabricant, étaient ensuite souvent retouchées avec des pierres de marteau ; plus rarement, des os d’animaux ou des dents prémolaires étaient utilisés pour le travail de retouche. Certains sites de Néandertaliens tardifs au Portugal et en France, datés d’il y a plus de 40 000 ans (le début du Paléolithique supérieur), conservent une technologie d’outils à lame similaire à celle des premiers humains modernes de la même période. Cette technologie du Paléolithique supérieur, appelée industrie châtelperronienne (la première des deux étapes de l’industrie périgordienne), nécessitait beaucoup de planification et de précision pour être produite. Le Châtelperronien démontre que les premiers humains modernes n’étaient pas les seuls fabricants de cette technologie sophistiquée.

Les Néandertaliens ont créé des outils à usage domestique distincts des outils de chasse. Les outils comprenaient des grattoirs pour tanner les peaux, des alènes pour percer des trous dans les peaux afin de fabriquer des vêtements amples, et des burins pour découper le bois et les os. D’autres outils étaient utilisés pour aiguiser les lances, tuer et transformer les animaux, et préparer les aliments. On trouve des outils à manche dans l’industrie châtelperronienne.

Des artefacts non utilitaires ont également été retrouvés avec des restes de Néandertaliens et des outils moustériens. Ces artefacts indiquent une fonction cognitive au-delà de celle nécessaire à la survie de base. Certains de ces artefacts semblent avoir été collectés en raison de leur valeur intrinsèque ou de leur beauté plutôt que pour une quelconque fonction utilitaire. Des études ont indiqué l’utilisation d’ornements, de colorants, d’outils en os décorés de motifs et de manuports (objets naturels non modifiés qui ont été déplacés par des personnes), y compris des fossiles et des curiosités géologiques, qui ont été transportés hors de leur contexte d’origine et parfois altérés par l’utilisation d’outils en pierre. On note également l’utilisation de plumes, de griffes et de coquillages, modifiés à dessein et probablement portés, ainsi que des incisions régulières et des dessins simples sur des os et des fragments de pierres et dans l’art rupestre.

Les Néandertaliens utilisaient des pigments naturels, comme l’ocre rouge, un oxyde de fer provenant d’un minerai de fer impur, peut-être mélangé à de la graisse. Ils enduisaient les coquillages avec l’ocre et les transportaient depuis leur emplacement d’origine. Ils exploitaient également les pigments minéraux noirs, notamment les oxydes de manganèse. Plus de 70 sites néandertaliens contiennent des traces d’oxydes de manganèse, dont un site, Pech de l’Azé, qui a livré plus de 500 fragments de pigments noirs, dont la moitié présente des signes révélateurs d’usure. Un instrument à vent ressemblant à une flûte avec des trous correspondant à une gamme a été signalé sur un site néandertalien en Slovénie (Divje Babe), ce qui implique que les Néandertaliens faisaient de la musique, bien que cette affirmation ait suscité une importante controverse.

Les foyers des Néandertaliens étaient proches de leurs lieux de repos et de sommeil, ce qui démontre la présence de zones domestiques utilisées de manière répétée au fil du temps. Certains sites de campement sont considérés comme des résidences à long terme, tandis que d’autres ont pu être utilisés avec une certaine régularité lors de voyages de chasse. D’autres encore ont pu être occupés brièvement pendant la nuit. Plusieurs campements néandertaliens ont pu être occupés sur une base saisonnière. Ils contiennent des débris de cuisine, tels que des ossements d’animaux locaux. La nature à court terme de ces résidences est démontrée par les outils en pierre qui y ont été trouvés, qui ont été fabriqués principalement à partir de matériaux locaux et ne présentent pas de signes de retouche.

Il existe des preuves de l’inhumation des morts chez les Néandertaliens à divers endroits, notamment à La Ferrassie, La Chapelle-aux-Saints, Le Regourdou, Roc de Marsal, Le Moustier, Saint-Césaire, et La Quina en France, Spy en Belgique, Feldhofer en Allemagne, et Shanidar en Irak, qui indiquent un comportement culturel symbolique et rituel. Cela n’est pas surprenant, étant donné le grand nombre de nourrissons et de jeunes enfants préservés et les restes de groupes familiaux, comme à La Ferrassie, où plusieurs nouveau-nés, jeunes enfants et adultes ont été découverts. Les enterrements peuvent être discernés par des preuves de modification de la fosse, comme à La Chapelle-aux-Saints, où les anthropologues soutiennent que le corps a dû être rapidement enterré pour expliquer à la fois l’absence de dommages causés par les carnivores et les différences de préservation entre ces restes et d’autres os d’animaux récupérés sur le site. À Shanidar, les Néandertaliens ont peut-être placé des fleurs aux vertus médicinales sur les tombes des individus décédés ; ces pratiques laissent entrevoir la possibilité d’une médecine traditionnelle néandertalienne. Les Néandertaliens ont peut-être mélangé des plantes médicinales avec d’autres aliments végétaux, qui étaient probablement cuits sur des feux de bois.

Les Néandertaliens avaient un régime alimentaire “loup”. Une analyse des isotopes stables du carbone dans le collagène osseux a montré que le régime alimentaire des Néandertaliens ressemblait à celui des carnivores, bien que les matières fécales fossilisées et le calcul dentaire (tartre) suggèrent que des matières végétales abondantes étaient également consommées. Lorsque les anthropologues ont pris en compte l’usure microscopique des surfaces de mastication des dents, il s’est avéré que les Néandertaliens étaient plus comparables aux fourrageurs d’habitats moins arborés qui consommaient de grandes quantités de viande. Les poissons et les mollusques aquatiques étaient également consommés en grande quantité à certains endroits, ce qui suggère que les Néandertaliens avaient un large régime alimentaire qui impliquait des ressources terrestres, marines et fluviales.

Les restes fossiles portent des traces de biseautage des dents et d’usure dentaire importante, ce qui suggère que les Néandertaliens utilisaient leurs dents comme outils ou même comme une troisième main. Ces utilisations sont particulièrement vraies pour les dents antérieures. D’après les stries faites par les instruments sur les dents de devant, il est possible de supposer que les Néandertaliens étaient en grande partie droitiers et que l’usage de la main est apparu tôt au cours de la maturation, car de telles stries ont été trouvées sur les dents d’un individu âgé de 6 à 8 ans. En outre, des différences dans l’écaillage et l’usure des dents ont été observées entre les restes masculins et féminins, ce qui suggère qu’une division du travail existait chez les Néandertaliens.