En avancerad verktygsteknik, Mousterian-industrin, kännetecknar många neandertalarplatser, liksom de platser där några av de tidigaste moderna människorna finns i Skhūl och Qafzeh i Israel. Verktyg som tillverkats med hjälp av Levallois fläckteknik kännetecknas av fläckar som huggits från preparerade kärnor. Flärden skapades genom att slå på den triangulära basen av de upphöjda kanterna från tidigare knackade flärdar. Dessa Mousterian-flakes, om de var godtagbara för tillverkaren, retuscherades sedan ofta med hammarstenar; mer sällan användes djurben eller premolar-tänder för retuschering. Vissa sena neandertalarplatser i Portugal och Frankrike, daterade till efter 40 000 år sedan (början av den övre paleolitikum), har bevarat en bladverktygsteknik som liknar den som används av tidiga moderna människor från samma tidsperiod . Denna teknik från övre paleolitikum, som kallas Châtelperronian-industrin (det tidigare av de två stegen i Perigordian-industrin), krävde mycket planering och precision för att tillverkas. Châtelperronian visar att tidigmoderna människor inte var de enda som tillverkade denna sofistikerade teknik.

Neandertalare skapade verktyg för hushållsbruk som skiljer sig från jaktverktyg. Till verktygen hörde skrapor för att garva hudar, pungpennor för att slå hål i hudar för att göra löst sittande kläder, och buriner för att skära i trä och ben. Andra verktyg användes för att vässa spjut, döda och bearbeta djur och tillreda mat. Hårdgjorda verktyg finns i den chateauperroniska industrin.

Nonutilitära artefakter har också återfunnits tillsammans med neandertalarrester och Mousterian-verktyg. Dessa artefakter tyder på kognitiva funktioner utöver det som behövs för grundläggande överlevnad. En del av dessa artefakter verkar ha samlats in på grund av deras inneboende värde eller skönhet snarare än för någon nyttofunktion. Studier har visat att man använde sig av ornament, färgämnen, benverktyg dekorerade med mönster och manuports (naturliga, oförändrade föremål som har flyttats av människor), inklusive fossiler och geologiska kuriositeter, som fördes bort från sitt ursprungliga sammanhang och ibland förändrades med hjälp av stenverktyg. Man noterar också användningen av fjädrar, klor och snäckor, som avsiktligt modifierades och troligen bars, samt regelbundna snitt och enkla mönster på ben och stenfragment och i grottkonst.

Neandertalmänniskor använde sig av naturligt förekommande pigment, till exempel rött ockra, en järnoxid från en oren järnmalm, kanske blandad med fett. De smorde skal med ockra och transporterade dem från sin ursprungliga plats. De utnyttjade också svarta mineralpigment, särskilt manganoxider. Över 70 neandertalsfyndplatser innehåller spår av manganoxider, inklusive en plats, Pech de l’Azé, som gav över 500 svarta pigmentfragment, varav hälften visar avslöjande tecken på användningsslitage. Ett flöjtliknande blåsinstrument med hål som motsvarar en skala rapporterades från en neandertalarplats i Slovenien (Divje Babe), vilket antyder att neandertalarna gjorde musik, även om påståendet har skapat betydande kontroverser.

Neandertalarnas eldstäder låg nära deras vilo- och sovplatser, vilket visar på förekomsten av hushållsområden som användes upprepade gånger över tiden. Vissa lägerplatser antas ha varit långvariga bostäder, medan andra kan ha använts med viss regelbundenhet under jaktresor. Ytterligare andra lägerplatser kan ha använts kortvarigt över natten. Flera av neandertalarnas lägerplatser kan ha varit säsongsbetonade. De innehåller köksrester, t.ex. ben från lokala djur. Att dessa boplatser var kortvariga framgår av de stenredskap som hittades där, vilka huvudsakligen tillverkades av lokala material och saknar tecken på retuschering.

Det finns bevis för att neandertalarna begravde sina döda på olika platser, bland annat La Ferrassie, La Chapelle-aux-Saints, Le Regourdou, Roc de Marsal, Le Moustier, Saint-Césaire och La Quina i Frankrike, Spy i Belgien, Feldhofer i Tyskland och Shanidar i Irak, vilket tyder på ett symboliskt och ritualistiskt kulturellt beteende. Detta är inte förvånande med tanke på det stora antalet spädbarn och små barn som bevarats och resterna av familjegrupper, som i La Ferrassie, där flera nyfödda, små barn och vuxna hittades. Begravningar kan urskiljas genom tecken på modifierade gropar, som i La Chapelle-aux-Saints, där antropologer hävdar att kroppen måste ha begravts snabbt för att förklara både avsaknaden av skador från rovdjur och skillnaderna i bevarande mellan dessa kvarlevor och andra djurben som återfanns på platsen. I Shanidar kan neandertalarna ha placerat blommor med medicinska egenskaper på de avlidna personernas gravar, vilket tyder på att det kan finnas traditionell neandertalmedicin. Neandertalarna kan ha blandat medicinalväxter med annan vegetabilisk föda, som troligen tillagades över vedeldar.

Neandertalarna hade en “vargliknande” kost. En analys av stabila kolisotoper i benkollagen visade att neandertalarnas kost liknade köttätarnas, även om fossilerad avföring och tandsten (tandsten) tyder på att rikligt med växtmaterial också konsumerades. När antropologerna tog hänsyn till det mikroskopiska slitaget på tändernas tuggytor visade det sig att neandertalarna mest var jämförbara med förare från livsmiljöer med färre träd som konsumerade stora mängder kött. Fisk och vattenlevande blötdjur åt man också i stora mängder på vissa platser, vilket tyder på att neandertalarna hade en bred diet som omfattade resurser från land, hav och floder.

Fossila kvarlevor bär bevis på att tänderna är avfasade och att de har ett kraftigt tandslitage, vilket tyder på att neandertalarna använde sina tänder som verktyg eller till och med som en tredje hand. Dessa användningsområden gäller särskilt framtänderna. Utifrån strimmor som gjorts av instrument på framtänderna kan man anta att neandertalarna i stort sett var högerhänta och att handhäntheten uppstod tidigt under mognadsprocessen, eftersom sådana strimmor hittades på tänderna hos en 6-8 år gammal individ. Dessutom observerades skillnader i tandskärning och slitage mellan manliga och kvinnliga kvarlevor, vilket tyder på att det fanns en arbetsfördelning bland neandertalarna.