אף שלד מושלם יחסית של היידלברגנסיס לא נמצא, אך מתוך שלדים חלקיים רבים ניתן להעריך שהוא היה גבה-קומה, כ־1.80 מטר בממוצע, בעל פרופורציות גוף מודרניות וחסון מאוד. המשקל של זכרים בוגרים מוערך ב-80 עד 95 ק"ג. האגן השלם המכונה "אלביס" שנמצא בסימה דה לוס ווסוס הוא האגן הגדול ביותר שנמצא ממאובן אנושי כלשהו. אף שהוא אגן של גבר, תעלת הלידה שלו רחבה משל אגן נשי מודרני, ויש להניח שאגן נקבת היידלברגנסיס היה רחב אפילו יותר. היידלברגנסיס היה גבוה מן האדם הניאנדרטלי, והעצמות שלו עבות משל האדם המודרני, אם כי לא עבות כשל ניאנדרטלים. בתקשורת ובמדע פופולרי מתוארים לפעמים אנשי היידלברגנסיס כ"גזע של ענקים", אבל אף על פי שהם אכן היו גדולים בממוצע מבני-אדם מודרניים, מידותיהם לא חרגו מאלו של אתלטים כבדים כיום.
אורח חיים.
אקלים גלובלי ותפוצה.
לפי התמונה המצטיירת ממכלול המאובנים והממצאים הארכאולוגיים הידועים כיום, היידלברגנסיס התפשט מאפריקה למזרח התיכון ולאירופה לפני 800 אלף עד 500 אלף שנה, בזמן עידן הקרח של הפלייסוטקן. בפועל האקלים של אפריקה ואירופה לא היה קר כל הזמן, אלא עבר סדרה של תקופות קרות וחמות לסירוגין. תקופות קרות ככל הנראה הקשו על תנאי החיים וגרמו להקטנה של האוכלוסיות המקומיות ובידודן זו מזו, אבל מצד שני הורידו את מפלס פני הים (בגלל הצטברות קרחונים באזורי הקטבים) ובכך יצרו גשרי יבשה אשר איפשרו למשל מעבר מאפריקה למזרח התיכון ומיבשת אירופה לאיים הבריטיים. ההפוגות החמות איפשרו שגשוג של האוכלוסיות, הגירה בקנה מידה גדול ומעבר גנים, וכתוצאה מכך את האחידות היחסית שמפגינים מאובני היידלברגנסיס מדרום אפריקה ועד בריטניה. לפני כ-250 אלף שנה החלה תקופה של אקלים קר ויבש במיוחד, שגרם להרעת תנאי החיים באופן קיצוני באירופה ולהפיכת אזור הסהרה למדבר אשר ככל הנראה בודד את האוכלוסיות האפריקניות מאלו של אירופה והמזרח התיכון. בתקופת הבידוד הזו התפתחו האוכלוסיות האירופיות לאדם הניאנדרטלי, המותאם טוב יותר לתנאי קור, בעוד שהאוכלוסיות האפריקניות התפתחו בנפרד לאדם המודרני, הומו ספיינס.
תזונה וציד.
הממצאים הארכאולוגיים מראים שהיידלברגנסיס ביסס חלק נכבד מפרנסתו על ציד של חיות גדולות. באתריו נמצאים לרוב עצמות של קרנפים, היפופוטמים, דובים, סוסי בר, איילים ועוד, שעליהן חתכים מכלי אבן חדים המראים שהבשר הופשט מעליהן. החתכים שנמצאו על עצמות בעלי החיים מאתר בוקסגרוב הושוו לאלו הנוצרים על ידי קצבים מודרניים והראו שבני האדם הקדומים היו מומחים במלאכת השחיטה. באתרי בודו ואטאפוורקה חתכים כאלה התגלו אפילו על גולגולות היידלברגנסיס עצמן, באופן הרומז על קניבליות.
צֵיד חיות גדולות הצריך קרוב לוודאי שיתוף פעולה של מספר פרטים, ולכן מצביע על ארגון שבטי בדומה לזה של אוכלוסיות ציידים-לקטים כיום. סביר שפרוות בעלי החיים שימשו ללבוש פרימיטיבי, מה שמסייע להסביר את קיום האוכלוסיות בצפון אירופה בתקופות קרות, אך לא ניתן לקבוע זאת בוודאות משום שעור מתכלה ואינו שורד באתרים ארכאולוגיים. לקט של מזון מן הצומח המשיך כנראה להיות מרכיב חשוב בתזונה, אבל מזון צמחי נדיר יותר באזורים קרים ותכולת האנרגיה והחלבונים שלו לרוב נמוכה משל בשר.
בריאות, דמוגרפיה ותוחלת חיים.
ממצאי אתר אטאפוורקה מצביעים על תלאות החיים באירופה של הפלייסטוקן התיכון. על פי הערכה מקובלת הבור המכונה סימה דה לוס ווסוס שימש את אוכלוסיית ההיידלברגנסיס המקומית לסילוק גופות של בני-אדם ובעלי חיים כאחד. חקירת גולגולת "מיגלון" העלתה שבעליה ספג בימי חייו מספר מהלומות קשות לראש שהספיקו להירפא, וכן סבל מזיהום קשה בשיניים שאולי הביא בסופו של דבר למותו. בהערכת גיל של כ-28 הפרטים שעצמותיהם המפוזרות נמצאו בבור על פי שיניהם נמצא שלמעלה ממחציתם היו בגיל 10 עד 18, ואף לא אחד מהם עבר את גיל 40. עם זאת ייתכן שנתונים אלו אינם מייצגים נאמנה את תוחלת החיים האמיתית של אוכלוסיות היידלברגנסיס באירופה, למשל אם הגופות הן תוצאה של מגפה מקומית כלשהי. שיני המאובנים סבלו רמה גבוהה של שחיקה המצביעה על כך שבעליהן השתמשו בהן לא רק כדי ללעוס מזון קשה אלא כנראה גם כדי לעבד עורות ולהחזיק מכשירי עץ ועצם.
שימוש באש.
שימוש באש היה יכול לסייע להיידלברגנסיס לנצל טוב יותר מזון מן החי והצומח כאחת, כמו גם להתגונן מאקלים קר ומטורפים, אבל קיים ויכוח לגבי ההיקף של שימוש באש באותה תקופה. העדויות המוצקות הקדומות ביותר לשימוש באש נמצאו באתר האשלי גשר בנות יעקב על ידי צוות ישראלי בראשות הארכאולוגית נעמה גורן-ענבר ומתוארכות ל-780 אלף שנים לפני זמננו, ומכאן שתאורטית טכנולוגיה זו כבר הייתה זמינה לבני-אדם בתקופתו של היידלברגנסיס, אבל באתרי היידלברגנסיס רבים עדיין לא נמצאו סימנים לשימוש באש. לא ברור אם זוהי תוצאה של איכות נמוכה של הממצאים, או ששימוש מבוקר באש אכן לא היה נפוץ עדיין בתקופה זו.
כלי אבן וכלים אחרים.
מבחינה ארכאולוגית אתרי היידלברגנסיס שייכים לתקופה הפלאוליתית התחתונה, וכלי האבן הנמצאים אצלם הם כמעט תמיד מן התרבות האשלית, שפותחה לראשונה כנראה על ידי ארקטוס האפריקני (או ארגסטר) לפני 1.6 מיליון שנה. העובדה שאותה תרבות כלי אבן שימשה בני-אדם יותר ממיליון שנה כמעט ללא שינוי מצביעה על נחיתות שכלית מהותית של מיני אדם אלו יחסית למין האנושי המודרני. עם זאת כלים אשליים הם יעילים למדי וכוללים מגוון של צורות ייעודיות כמו אבן היד, בעלת חוד ושתי שפות חיתוך אשר שימשה ככלי עבודה נפוץ, המקצץ בעלת שפת חיתוך יחידה, והמגרד אשר שימש כנראה להחלקה של עורות ועץ. בכמה אתרים אשליים נמצאו גם כלי עצם, אשר בדרך כלל נחשבים לתכונה של התקופה הפלאוליתית העליונה.
כלים מעץ היו כנראה גם הם בשימוש נרחב, אבל כלים כאלה לרוב אינם משתמרים באתרים ארכאולוגים. יוצא דופן מבחינה זו הוא האתר האשלי שנינגן (Schöningen) בגרמניה, מכרה פחם שבו שכבות מן הפלייסטוקן התיכון. באתר זה נמצאו עד שנת 1996 שבע חניתות מחודדות עשויות עץ אשוחית באורכים של עד 2.60 מטר אשר יועדו להטלה מרחוק, כפי שניתן להסיק על פי מרכז כובד הקרוב יותר לחוד בדומה לחלוקת המשקל של כידון ספורט מודרני. ביחד איתן נחשפו גם כלי אבן אשלים ושרידים טבוחים של סוסי בר, איילים, דובים, קרנפים ואף פילים משני מינים שונים – פיל ישר-חט וממותת הערבות "Mammuthus trogontheni". בנוסף נמצאו שם מקלות קצרים מעץ אשוח, כנראה גם הם כלי הטלה, שבראשם חריץ המיועד על פי ההשערה להתאמת ראש אבן. אם השערה זו נכונה אלו הכלים המורכבים (כלומר מחוברים משני מרכיבים או יותר) העתיקים ביותר שהתגלו אי-פעם. כלי העץ מתוארכים על פי השכבות בהן נמצאו לגיל של כ־400 אלף שנה.
שפה ואמנות.
לא ניתן לקבוע באיזו מידה השתמש היידלברגנסיס בשפה, אבל עצם הלשון שנמצאה במאובני היידלברגנסיס באתר אטאפוורקה היא מודרנית בצורתה ודומה גם לזו של "משה", האדם הניאנדרטלי שנחשף במערת כבארה. גם האנטומיה של עצמות האוזן התיכונה במאובני אטפוראקה זהה לזו של האדם המודרני ומותאמת במיוחד להעברת תדרי הקול האופייניים לדיבור אנושי, מ-2 עד 4 קילוהרץ, בשונה מזו של שימפנזים שאינה מותאמת טוב לתדרים כאלה. כמו כן, אסימטריה שנמצאה בדגמי שחיקת השיניים של מאובני אטאפוורקה מצביעה על דומיננטיות של היד הימנית, המאפיינת בני-אדם מודרניים, ומקושרת לרוב לאסימטריה של המיספרות המוח הגדול ובעיקר לדומיננטיות של מרכזי השפה, אזור ברוקה ואזור ורניקה, בהמיספירה השמאלית. בנוסף, בגנום הניאנדרטלי נמצאו שתי מוטציות בגן FOXP2 שקיימות גם באדם המודרני, אך לא בשימפנזה ושאר בעלי-החיים, ומקושרות על ידי חוקרים שונים עם יכולת דיבור. אם היידלברגנסיס אכן היה האב הקדמון המשותף של הניאנדרטלים והאדם המודרני ניתן להסיק שגם אצלו התקיימו מוטציות אלו.
ישנו גם ויכוח באיזו מידה היידלברגנסיס היה מסוגל להבעה אמנותית וטקסית. השערה מקובלת כיום היא שיכולת כזו התפתחה רק יותר מאוחר, אצל ספיינס ואולי גם האדם הניאנדרטלי בתקופת האבן העליונה. שרידים של חפצי אמנות וקבורה טקסית הם נדירים ביותר עד בלתי קיימים באתרי היידלברגנסיס. צלמיות המיוחסות לתקופה זו הן "ונוס מברכת רם" שנמצאה על ידי הארכאולוגית נעמה גורן-ענבר בישראל, ו"ונוס מטן-טן" שהתגלתה במרוקו. הן מזכירות צלמיות נשים מתקופת האבן העליונה אבל יותר פרימיטיביות, עד כדי כך שקשה לקבוע אם אלו רק אבנים טבעיות עם דמיון מקרי לפסלוני אדם או אבנים שהדמיון ההתחלתי שלהן הודגש על ידי האמן, או חפצי אמנות לכל דבר. באתר האשלי טרה אמאטה בדרום צרפת התגלתה גם אוכרה אדומה, פיגמנט שבתקופת האבן העליונה שימש לצרכים אמנותיים וטקסיים, ולפי הטענה שרידי אוכרה אדומה התגלו גם על צלמית ונוס מטן-טן.
כמו כן אבני יד אשליות רבות מפגינות סימטריה נאה אשר אינה נדרשת מסיבות מעשיות, ולכן מעידה על החוש האסתטי של הסתתים. האסתטיקה הזו אף מודגשת בכמה אבני יד העשויות מאבנים בעלות יופי טבעי כמו קוורציט (אבן קוורץ). מספר גדול מאוד של אבני יד מתגלות לעיתים באתרים אשלים, רבות מהן ללא סימני שחיקה כלשהם, ולעיתים הן אף עשויות מסוגי אבן רכים יחסית. לכן יש חוקרים המשערים שהן יוצרו לא רק ככלים שימושיים אלא גם כחפצים טקסיים וקישוטיים, סמלי מעמד או אמצעי סחר ותשלום. מציאת אבן יד יפה במיוחד המכונה "אקסקליבר" בבור העצמות של סימה דה לוס ווסוס הביאה להשערה שהיא הושלכה לשם ביחד עם בעליה המת כחלק מטקס קבורה פרימיטיבי.
אבולוציה.