現生人類に比べて、ネアンデルタール人はより頑丈な体格で、手足は比例して短くなっていた。研究者たちは、これらの特徴を寒冷地で熱を保つための適応だと説明することが多いが、ネアンデルタール人がしばしば生息していたより暖かく森林に覆われた風景の中での全力疾走のための適応だったのかもしれない[51]。それにもかかわらず、彼らは特別な体脂肪の貯蔵[52]や、暖かい空気に対する鼻の肥大化[53]など、寒冷地特有の適応を持っていた（鼻は遺伝的浮動によって引き起こされた可能性もある）。ネアンデルタール人の平均的な男性の身長は165cm、女性の身長は153cmで、産業革命以前の現生人類に似ている[54]。ネアンデルタール人の男性と女性の脳嚢の平均は、それぞれ約1,600 cm3 (98 cu in)と1,300 cm3 (79 cu in)で、これは現生人類の値の範囲内である[55][56][57]。

ネアンデルタール人の総人口は少ないままで、弱毒な遺伝子を増殖させ[58]、効果的な長距離ネットワークを形成することができなかった。それにもかかわらず、地域文化の証拠があり、それによって共同体間の定期的なコミュニケーションが行われていた[59] [60]。ネアンデルタール人は洞窟を頻繁に訪れ、季節ごとに洞窟の間を移動していたのかもしれない[61]。ネアンデルタール人は外傷率の高いストレスの多い環境で生活しており、約80％が40歳前に死亡している[62]。2010年のネアンデルタール人ゲノムプロジェクトの報告書草案では、ネアンデルタール人と現生人類との交配の証拠が提示された[63] [64] [65]。おそらく31.6万 - 21.9万年前に発生したと思われる[66]が、10万年前に発生した可能性が高く、6万5千年前以降に再び発生した可能性が高い[67]。また、ネアンデルタール人は、シベリアの別の古人グループであるデニソワ人とも交配していたようである。ユーラシア人、オーストラロイド人、ネイティブアメリカン、北アフリカ人のゲノムの約1?4％はネアンデルタール人の遺伝子であり、サハラ以南のアフリカの住民はネアンデルタール人の遺伝子を持っていないか、わずかに約0.3％のネアンデルタール人の遺伝子を持っている。全体としてはネアンデルタール人の遺伝子の約20％が今日でも現生人類に残存し機能している[68]。ネアンデルタール人から受け継いだ遺伝子の多くは淘汰されたのかもしれない[69]が、ネアンデルタール人の遺伝子移入は現代のヒトの免疫系に影響を与え[70] [71] [72] [73]、他のいくつかの生物学的機能や構造にも関与しているように見える[74]が、その大部分は非コードDNAとみられている[75]。
名称
学名と異説

発見当初からの支持され続ける学名は Homo neanderthalensis であり、日本語ではその音写形である「ホモ・ネアンデルターレンシス」が、標準和名「ネアンデルタール人」には遥かに及ばないとは言え、比較的広く通用している。また、ネアンデルとはドイツに位置する街のことであり、タールはドイツ語で谷を意味する。属レベルで同じとは言え、現生人類（英: Modern Humans）そのものを指す、あるいは現生人類が属する最小分類群（タクソン）である Homo sapiens（ホモ・サピエンス）とは、差異のかなり大きい種と見なされていた。ところが研究が進むと差異より共通性のほうがより多く認められることとなり、この化石人類と現生人類は亜種レベルで差異があるに過ぎないとの見解が登場し、この考え方を反映して想定された独自研究の名称として（Homo sapiens sapiens〈ホモ・サピエンス・サピエンス〉をタイプ亜種とする）Homo sapiens neanderthalensis（日本語音写形：ホモ・サピエンス・ネアンデルターレンシス）が現れた。ただし、異論も多い[76][77][78][79]。

本項では、学名を巡るこの問題を回避できることもあり、基本的には標準和名「ネアンデルタール人」を用いる。

ネアンデルタール人は代表的「旧人」と呼称されることもある。