Les Néandertaliens sont de corpulence souvent très massive et robuste : 90 kg et 1,65 m en moyenne pour les mâles et 70 kg et 1,55 m pour les femelles (des individus auraient atteint 1,90 m). L'ensemble de leur structure et leurs attaches musculaires laissent supposer une grande force physique.

Les Néandertaliens présentent quelques caractères archaïques, hérités de leur prédécesseur (caractères plésiomorphes, ayant subi au cours de l'évolution une modification), ainsi que des caractères évolués (caractères nouveaux, résultat d'une modification d'un caractère ancestral au cours de l'évolution). Les caractères évolués peuvent être partagés avec les Homo sapiens (caractères synapomorphes) ou bien être des caractères dérivés spécifiques (caractères autapomorphes). Seuls ces derniers permettent d'identifier l'espèce lors de l'examen d'un fossile.

principales caractéristiques du crâne d'Homo neanderthalensis

Les Caractères

Les caractères plésiomorphes des Néandertaliens sont :

1. La présence d'un épaississement osseux au-dessus des orbites (dit bourrelet sus-orbitaire)
2. Un front fuyant
3. L'absence de menton.

Les caractères synapomorphes des Néandertaliens sont :

1. Un cerveau volumineux (leur capacité crânienne moyenne est légèrement supérieure (1 500 cm³) à celle de l'humain moderne)
2. Des molaires de dimensions réduites, comme chez Homo sapiens.

Les caractères autapomorphes des Néandertaliens sont :

1. Une face allongée, de forme particulière
2. Des orbites hautes et arrondies
3. Une vaste cavité nasale
4. Une arcade dentaire et un nez avancés
5. Des pommettes en retrait
6. Le trou auditif externe est ovalaire et se place dans le prolongement de la racine de l'arcade zygomatique (en-dessous chez Homo sapiens). Il est fermé par un tympanal à deux versants
7. La présence d'un espace séparant les dents du fond de la branche montante de la mandibule, dit « espace rétro-molaire »
8. Un crâne au profil circulaire en vue postérieure (alors que le crâne de tous les autres Hominidés présente un profil pentagonal)
9. Un os occipital formant une sorte de chignon et présentant une fosse en son centre, dite fosse sus-iniaque.

Les traits spécifiques aux Néandertaliens ont souvent été présentés comme des adaptations au froid. Cela est vrai en partie et les membres courts et robustes des Néandertaliens trouvent des analogues modernes dans les populations vivant dans les régions proches du pôle. Mais le climat ne suffit pas à expliquer cette évolution et des facteurs écologiques tels que l'isolation de la population et le faible brassage génétique liés aux avancées glaciaires ont également dû intervenir.

Le Langage

L'aptitude physique au langage articulé des Néandertaliens a longtemps été controversée. En 1983, un os hyoïde néandertalien très semblable à celui de l'homme moderne a été découvert à Kébara (Israël). L'os hyoïde est un petit os qui maintient la base de la langue et qui est indispensable à l'élocution.

Même en faisant abstraction de cet argument de poids, de nombreux chercheurs considèrent que la complexité de l'outillage moustérien attribué à l'Homme de Néandertal est une preuve indirecte de ses capacités cognitives, incluant une forme de langage articulé.

D'après une récente étude de l'os hyoïde de Kébara, le larynx des Néandertaliens aurait été plus court que celui des hommes modernes. Le ton moyen émis par les Néandertaliens aurait donc été plus haut et plus aigu que chez Homo sapiens, à l'opposé des grognements simiesques que leur attribue l'imagerie populaire.

Une étude publiée en 2007 et portant sur l'analyse de l'ADN provenant des restes de deux Néandertaliens découverts à El Sidrón (Espagne) aurait permis d'y détecter la même version du gène FOXP2 (forkhead box P2) que celle présente chez les hommes modernes. Cela pourrait plaider en faveur de l'aptitude des Néandertaliens au langage puisqu'on estime que ce gène joue un rôle important dans le développement des parties du cerveau liées à la maîtrise du langage articulé.