La dieta de los neandertales consistía principalmente en carne, basada en varias pruebas. Hay algunas pruebas, sin embargo, que muestran que los neandertales también pueden haber consumido alimentos de origen vegetal también.
El análisis químico en los huesos de los neandertales muestra que estos humanos prehistóricos comieron más proteínas que los osos de las cuevas que también vivían en la misma área. La teoría de que los neandertales tienen una dieta centrada en la carne se apoya en la presencia de huesos de animales de presas grandes en y dentro del área donde se creía que los neandertales vivían. Algunos expertos creen que la dieta centrada en la carne de los neandertales es la causa de su desaparición.
Una investigación que se publicó en enero de 2011 en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias parecía contradecir estas teorías. En la investigación dirigida por la arqueóloga del Smithsonian, Dolores Piperno, el sarro fosilizado de los dientes neandertales muestra evidencia de que los neandertales también subsistían en una amplia variedad de plantas. Los microfósiles de almidón de la planta que se encuentran en el sarro neandertal también parecían distorsionados, lo que sugiere que las plantas incluso podrían haber sido cocinadas antes de comerlas.