Een geavanceerde gereedschapstechniek, de Mousterische industrie, kenmerkt veel Neanderthaler vindplaatsen, evenals die van enkele van de vroegste moderne mensen in Skhūl en Qafzeh, Israël. Werktuigen gemaakt met behulp van de Levallois schilfertechniek worden gekenmerkt door schilfers die uit voorbereide kernen zijn geslagen. De schilfers werden gemaakt door te slaan op de driehoekige basis van de opstaande randen van eerder geknapte schilfers. Deze Mousterische schilfers werden, indien aanvaardbaar voor de maker, vervolgens vaak geretoucheerd met hamerstenen; zeldzamer werden botten van dieren of premolaire tanden gebruikt voor het retoucheren. Sommige vindplaatsen van late Neanderthalers in Portugal en Frankrijk, gedateerd na 40.000 jaar geleden (het begin van het Opper-Paleolithicum), bewaren een lemmetwerktuigtechnologie die vergelijkbaar was met die van de vroegmoderne mens uit dezelfde periode. Deze technologie uit het Boven-Paleolithicum, die de Châtelperroniaanse industrie wordt genoemd (de eerste van de twee fasen van de Perigordische industrie), vereiste veel planning en precisie om te kunnen produceren. Het Châtelperronian toont aan dat de vroegmoderne mens niet de enige maker van deze verfijnde technologie was.

Neanderthalers maakten werktuigen voor huishoudelijk gebruik die zich onderscheiden van jachtwerktuigen. Tot de werktuigen behoorden schrapers voor het looien van huiden, priemen voor het maken van gaten in huiden voor het maken van ruimzittende kleding, en burijnen voor het snijden in hout en botten. Andere werktuigen werden gebruikt om speren te scherpen, dieren te doden en te bewerken, en voedsel te bereiden. In de Châtelperroniaanse industrie zijn hafted werktuigen gevonden.

Nonutilitaire artefacten zijn ook teruggevonden bij Neanderthaler-resten en Mousteriaanse werktuigen. Deze artefacten wijzen op een cognitieve functie die verder gaat dan wat nodig is om te overleven. Sommige van deze artefacten lijken te zijn verzameld vanwege hun intrinsieke waarde of schoonheid in plaats van voor een gebruiksfunctie. Studies hebben het gebruik aangetoond van ornamenten, kleurstoffen, met motieven versierde beenderen werktuigen, en manuports (natuurlijke, ongemodificeerde voorwerpen die door mensen zijn verplaatst), waaronder fossielen en geologische curiosa, die uit hun oorspronkelijke context werden gehaald en soms werden veranderd door het gebruik van stenen werktuigen. Ook het gebruik van veren, klauwen en schelpen, die doelbewust werden bewerkt en waarschijnlijk gedragen, is bekend, evenals regelmatige insnijdingen en eenvoudige ontwerpen op beenderen en steenfragmenten en in grotkunst.

Neanderthalers gebruikten natuurlijk voorkomende pigmenten, zoals rode oker, een ijzeroxide uit een onzuiver ijzererts, misschien vermengd met vet. Zij smeerden schelpen in met de oker en transporteerden deze van hun oorspronkelijke plaats. Zij exploiteerden ook zwarte minerale pigmenten, vooral mangaanoxiden. Meer dan 70 Neanderthaler vindplaatsen bevatten bewijzen van mangaanoxiden, waaronder één vindplaats, Pech de l’Azé, die meer dan 500 zwarte pigment fragmenten opleverde, waarvan de helft duidelijke tekenen van gebruik vertoont. Een vedelachtig blaasinstrument met gaten die overeenkomen met een toonladder werd gevonden op een Neanderthaler-plek in Slovenië (Divje Babe), wat impliceert dat Neanderthalers muziek maakten, hoewel deze bewering tot aanzienlijke controverse heeft geleid.

De haarden van Neanderthalers bevonden zich dicht bij hun rust- en slaapplaatsen, wat de aanwezigheid aantoont van huiselijke ruimten die in de loop der tijd herhaaldelijk werden gebruikt. Van sommige kampen wordt aangenomen dat het langdurige verblijfplaatsen waren, terwijl andere met enige regelmaat gebruikt kunnen zijn tijdens jachttochten. Weer andere kampen kunnen kortstondig ‘s nachts zijn gebruikt. Een aantal Neanderthaler-plaatsen was mogelijk seizoensgebonden. Ze bevatten keukenresten, zoals botten van plaatselijke dieren. Dat deze verblijfplaatsen van korte duur waren, blijkt uit de stenen werktuigen die er zijn gevonden, die voornamelijk van lokale materialen zijn gemaakt en geen sporen van retouchering vertonen.

Er zijn bewijzen voor het begraven van de doden onder de Neanderthalers op verschillende plaatsen, waaronder La Ferrassie, La Chapelle-aux-Saints, Le Regourdou, Roc de Marsal, Le Moustier, Saint-Césaire, en La Quina in Frankrijk, Spy in België, Feldhofer in Duitsland, en Shanidar in Irak, die wijzen op symbolisch en ritualistisch cultureel gedrag. Dit is niet verwonderlijk, gezien het grote aantal baby’s en jonge kinderen dat bewaard is gebleven en de overblijfselen van familiegroepen, zoals in La Ferrassie, waar verscheidene pasgeborenen, jonge kinderen en volwassenen zijn gevonden. Begrafenissen kunnen worden onderscheiden door het bewijs van verandering van de kuil, zoals in La Chapelle-aux-Saints, waar antropologen beweren dat het lichaam snel begraven moet zijn geweest om zowel het gebrek aan schade door carnivoren te verklaren als de verschillen in conservering tussen deze overblijfselen en andere dierlijke botten die op de vindplaats zijn gevonden. In Shanidar hebben Neanderthalers mogelijk bloemen met geneeskrachtige eigenschappen op de graven van overledenen gelegd; dergelijke praktijken duiden op de mogelijkheid van traditionele geneeskunde door Neanderthalers. Neanderthalers mengden wellicht medicinale planten met ander plantaardig voedsel, dat waarschijnlijk boven houtvuur werd gekookt.

Neanderthalers hadden “wolfachtige” diëten. Een analyse van stabiele koolstofisotopen in botcollageen toonde aan dat het dieet van de Neanderthalers leek op dat van carnivoren, hoewel gefossiliseerde uitwerpselen en tandsteen (tandsteen) suggereren dat er ook veel plantaardig voedsel werd geconsumeerd. Toen antropologen de microscopische slijtage op de kauwvlakken van de tanden in ogenschouw namen, bleken de Neanderthalers het meest te lijken op foragers uit habitats met minder bomen, die grote hoeveelheden vlees aten. Op sommige plaatsen werden ook grote hoeveelheden vis en weekdieren gegeten, wat erop wijst dat de Neanderthalers een breed dieet hadden dat bestond uit land-, zee- en rivierbronnen.

Fossiele resten vertonen sporen van afgeschuinde en sterk afgesleten tanden, wat erop wijst dat de Neanderthalers hun tanden als gereedschap of zelfs als een derde hand gebruikten. Dit gebruik geldt vooral voor de voortanden. Uit de strepen die door de instrumenten op de voortanden zijn aangebracht, kan worden afgeleid dat de Neanderthalers overwegend rechtshandig waren en dat de handigheid al vroeg tijdens de rijping ontstond, aangezien dergelijke strepen werden aangetroffen op de tanden van een 6-8 jaar oud individu. Bovendien werden verschillen in tandafsplintering en -slijtage waargenomen tussen mannelijke en vrouwelijke overblijfselen, hetgeen suggereert dat er bij de Neanderthalers een arbeidsverdeling bestond.