Zaawansowana technologia narzędziowa, przemysł mousterian, charakteryzuje wiele stanowisk neandertalskich, jak również te z niektórych z najwcześniejszych współczesnych ludzi w Skhūl i Qafzeh w Izraelu. Narzędzia wykonane techniką levallois flaking charakteryzują się płatkami wyłuskiwanymi z przygotowanych rdzeni. Powstały one przez uderzenie w trójkątną podstawę uniesionych krawędzi z wcześniej wyciosanych płatków. Te mousteryjskie płatki, jeśli były akceptowalne dla twórcy, były następnie często retuszowane za pomocą kamieni młotkowych; rzadziej do retuszowania używano kości zwierzęcych lub zębów przedtrzonowych. Niektóre stanowiska późnych neandertalczyków w Portugalii i Francji, datowane na okres po 40 000 lat temu (początek górnego paleolitu), zachowały technologię narzędzi ostrzowych, która była podobna do technologii wczesnych ludzi współczesnych z tego samego okresu. Ta górnopaleolityczna technologia, określana jako przemysł Châtelperronian (wcześniejszy z dwóch etapów przemysłu Perigordian), wymagała dużo planowania i precyzji w produkcji. Châtelperronian dowodzi, że wczesnonowożytni ludzie nie byli jedynymi twórcami tej wyrafinowanej technologii.

Neandertalczycy stworzyli narzędzia do użytku domowego, które różnią się od narzędzi myśliwskich. Narzędzia te obejmowały skrobaki do garbowania skór, szydła do robienia dziur w skórach w celu stworzenia luźnych ubrań, oraz wiertła do cięcia drewna i kości. Inne narzędzia służyły do ostrzenia włóczni, zabijania i obróbki zwierząt oraz przygotowywania pożywienia. Hafted narzędzia znajdują się w przemyśle Châtelperronian.

Nonutilitarian artefakty zostały również odzyskane z neandertalskich szczątków i narzędzi Mousterian. Te artefakty wskazują funkcji poznawczych poza tym, że potrzebne do podstawowego przetrwania. Niektóre z tych artefaktów wydają się być zbierane ze względu na ich wewnętrzną wartość lub piękno, a nie dla jakiejś utylitarnej funkcji. Badania wskazują na użycie ozdób, barwników, narzędzi kościanych zdobionych wzorami i manuportów (naturalnych, niezmodyfikowanych obiektów, które zostały przeniesione przez ludzi), w tym skamieniałości i ciekawostek geologicznych, które zostały przeniesione z ich oryginalnego kontekstu, a czasem zmienione przez użycie narzędzi kamiennych. Odnotowano również użycie piór, pazurów i muszli, które były celowo modyfikowane i prawdopodobnie noszone, jak również regularne nacięcia i proste wzory na kościach i fragmentach kamieni oraz w sztuce jaskiniowej.

Neandertalczycy używali naturalnie występujących pigmentów, takich jak czerwona ochra, tlenek żelaza z nieczystej rudy żelaza, być może zmieszany z tłuszczem. Oni rozmazane muszle z ochry i transportowane je z ich pierwotnej lokalizacji. Wykorzystywali również czarne pigmenty mineralne, zwłaszcza tlenki manganu. Ponad 70 stanowisk neandertalskich zawiera dowody na obecność tlenków manganu, w tym jedno z nich, Pech de l’Azé, które dostarczyło ponad 500 fragmentów czarnych pigmentów, z których połowa wykazuje wyraźne oznaki zużycia. Ze stanowiska neandertalskiego w Słowenii (Divje Babe) znaleziono podobny do fletu instrument dęty z otworami odpowiadającymi skali, co sugeruje, że neandertalczycy tworzyli muzykę, choć twierdzenie to wzbudziło poważne kontrowersje.

Paleniska neandertalczyków znajdowały się w pobliżu ich miejsc odpoczynku i snu, co świadczy o obecności obszarów domowych, które były wielokrotnie wykorzystywane w czasie. Można przypuszczać, że niektóre obozowiska były długoterminowymi rezydencjami, podczas gdy inne mogły być używane z pewną regularnością podczas polowań. Jeszcze inne obozowiska mogły być krótko zajmowane na noc. Kilka neandertalskich obozowisk mogło być zajmowanych sezonowo. Zawierają one resztki kuchenne, takie jak kości lokalnych zwierząt. O krótkotrwałym charakterze tych rezydencji świadczą znalezione tam narzędzia kamienne, wykonane głównie z lokalnych materiałów i pozbawione śladów retuszu.

Istnieją dowody na pochówek zmarłych wśród neandertalczyków w różnych miejscach, w tym La Ferrassie, La Chapelle-aux-Saints, Le Regourdou, Roc de Marsal, Le Moustier, Saint-Césaire i La Quina we Francji, Spy w Belgii, Feldhofer w Niemczech i Shanidar w Iraku, co wskazuje na symboliczne i rytualne zachowania kulturowe. Nie jest to zaskakujące, biorąc pod uwagę liczbę zachowanych niemowląt i małych dzieci oraz pozostałości grup rodzinnych, jak np. w La Ferrassie, gdzie odkryto kilka noworodków, małych dzieci i dorosłych. Pochówki mogą być rozpoznane przez dowody modyfikacji dołów, takich jak w La Chapelle-aux-Saints, gdzie antropolodzy twierdzą, że ciało musiało zostać szybko pochowane, aby wyjaśnić zarówno brak szkód wyrządzonych przez drapieżniki, jak i różnice w zachowaniu między tymi szczątkami a innymi kośćmi zwierzęcymi odzyskanymi z tego miejsca. W Shanidar neandertalczycy mogli umieszczać na grobach zmarłych kwiaty o właściwościach leczniczych; takie praktyki wskazują na możliwość istnienia neandertalskiej medycyny tradycyjnej. Neandertalczycy mogli mieszać rośliny lecznicze z innymi pokarmami roślinnymi, które prawdopodobnie były gotowane nad ogniem z drewna.

Neandertalczycy mieli “wilczą” dietę. Analiza stabilnych izotopów węgla w kolagenie kości wykazała, że diety neandertalczyków przypominały te mięsożerców, chociaż skamieniałe odchody i kamień nazębny (tartar) sugerują, że obfita materia roślinna była również spożywana. Kiedy antropolodzy wzięli pod uwagę mikroskopijne zużycie powierzchni żujących zębów, okazało się, że neandertalczycy są najbardziej porównywalni do poszukiwaczy z siedlisk z mniejszą ilością drzew, którzy spożywali duże ilości mięsa. Ryby i mięczaki wodne były również spożywane w dużych ilościach w niektórych miejscach, co sugeruje, że neandertalczycy mieli szeroką dietę, która obejmowała zasoby lądowe, morskie i rzeczne.

Szczątki kopalne noszą dowody ukosowania zębów i dużego zużycia zębów, co sugeruje, że neandertalczycy używali swoich zębów jako narzędzi lub nawet jako trzeciej ręki. Te zastosowania są szczególnie prawdziwe w przypadku zębów przednich. Na podstawie prążków wykonanych przez narzędzia na przednich zębach można przypuszczać, że neandertalczycy byli w dużej mierze praworęczni i że dłoń pojawiła się wcześnie w okresie dojrzewania, ponieważ takie prążki znaleziono na zębach osobnika 6-8-letniego. Ponadto zaobserwowano różnice w wyszczerbieniu i zużyciu zębów między szczątkami męskimi i żeńskimi, co sugeruje, że wśród neandertalczyków istniał podział pracy.