Leur disparition est encore en partie inexpliquée et a suscité de nombreuses hypothèses, faisant parfois intervenir des modèles mathématiques ou économiques plus ou moins insolites. Les données archéologiques montrent qu'il n'y a pas eu une extinction massive mais au contraire une disparition progressive.

La disparition des Néandertaliens semble coïncider avec l'arrivée de groupes d'Hommes anatomiquement modernes ayant quitté le Proche-Orient pour l'Europe, il y a environ 40 000 ans, sans doute à la faveur d'un épisode climatique tempéré de la dernière glaciation. Ces hommes modernes, parfois appelés « Hommes de Cro-Magnon », sont porteurs d'une nouvelle culture matérielle, appelée Aurignacien et caractérisée par la généralisation du débitage laminaire et lamellaire, l'utilisation du percuteur tendre pour ces débitages, la fabrication d'outils en matières dures animales (notamment des pointes de sagaies en os). Les hommes de l'Aurignacien sont également les auteurs des plus anciennes œuvres de l'art pariétal et mobilier d'Europe.

Cohabitation d'Homo sapiens avec son cousin Néanderthal

Le grotte des fées à Chatelperron montre des traces d'occupation des deux espèces. Le professeur Paul Mellars et son équipe ont publié dans la revue Nature le résulat de leurs études sur le site de la Grotte aux fées (à Châtelperron).

La datation au carbone 14 montre différentes strates d'occupation de la grotte.

1. entre 40 000 et 38 000 ans les Néanderthaliens occupent la grotte et y laissent des traces de leur passage.
2. entre 38 000 et 36 500 les objets retrouvés, typique de la culture aurignacienne (début du paléolithique supérieur) sont attribués à Homo sapiens.
3. entre 36 500 et 35 000 on retrouve des vestiges d'occupation de Néanderthal (des outils et des défenses de mammouths).

Sans être une véritable "première", cette étude prouve clairement la coéxistence des deux espèces, sur un même lieu. Cette cohabitation (simultanée ou non) démontre que les Homo sapiens et les Néanderthaliens ont pu se rencontrer juste avant la disparition de l'homme de Néanderthal. D'un point de vue culturel, ils ont ainsi pu échanger et communiquer.

Des traces de Néandertal retrouvées à Gilbraltar dans la grotte de Gorham (Nature 15/09/06)

Des outils attestent de la présence de Néandertal. C'est dans la revue Nature que viennent d'être publiés les résultats d'une étude de la grotte de Gorham à Gibraltar. L'équipe internationale de scientifiques a daté deux couches stratigraphiques récentes. Elle a trouvé une industrie lithique de type moustérien qui caractérise les techniques employées par Homo neanderthalensis.

Les échantillons de charbon de bois retrouvés dans la grotte ont été datés de - 24 000 ans pour les plus récents et de - 33 000 ans pour les plus anciens. Ce charbon de bois se trouvait dans les mêmes couches archéologiques ou l'on a retrouvé les outils de pierre attribués à Néandertal. La présence de Néandertal il y a 24 000 ans est donc présumée à Gibraltar. Pour Clive Finlayson (du Musée de Gibraltar), cela "prouve de manière concluante que la caverne de Gorham est aujourd'hui le dernier endroit sur la planète ou nous savons que Neandertal a vécu".

Homo sapiens s'est déployé en Europe il y a 40 000 ans. On pensait jusqu'à présent que l'homme de Neandertal s'était etteint il y a 28 000 ans. Cette nouvelle étude repousse donc de 4 000 ans la disparition d'Homo neaderthalensis. Il faut noter que cette présence tardive de Néandertal à Gibraltar ne pourra vraiment être confirmée qu'avec la découverte de reste fossiles. Ainsi pour Bruno Maureille, chargé de la recherche au CNRS et qui travaille sur le peuplement de l'ancien monde, et pour Jean-Guillaume Bordes (Bordeaux-I-CNRS): « Les auteurs n'expliquent pas les procédures archéologiques. Or des sédiments occupent certaines places à cause des éboulis ou de glissements de terrain. C'est ainsi que l'on peut découvrir des squelettes de l'époque médiévale dans des niveaux archéologiques de -100 000 ans. Rien ne nous prouve dans la publication que nous avons bien affaire à du moustérien. »