Telesné znaky Vančata 2007 (jeho definície neandertálca a jeho častí pozri nižšie) uvádza: Výška nepresahovala , hmotnosť bola niekedy aj vyše Mali veľké zuby s veľkými zubnými dutinami (tzv. taurodontný chrup), rezáky sklonené vpred, za poslednou stoličkou bol tzv. retromolárny priestor (t.j. medzera), bradový výbežok nie je výrazný, prítomný je alveolárny prognatizmus. Mali veľmi charakteristický, veľký a silno pneumatizovaný skelet tváre, veľké očnice, výrazné nadočnicové oblúky Mozgovňa je nízka a dlhá. V tylovej časti je tzv. (po anglicky) occipital bun (charakteristická vypuklina). Absolútna veľkosť mozgu je podobná ako u človeka dnešného typu, ale jeho relatívna veľkosť je menšia než u človeka dnešného typu. Kosti ich končatín boli veľmi robustné a krátke. Súdkovitý hrudník spolu s neobvyklými proporciami tela a končatín (dlhý mohutný trup a krátke končatiny s krátkym predlaktím a holeňou) naznačuje, že fyziológia dýchania mohla byť do istej miery odlišná od anatomicky moderného človeka, a ich metabolizmus bol náročnejší na energiu. Vďaka týmto vlastnostiam, a vďaka menej vhodnej biomechanike, neboli neandertálci zrejme fyziologicky dostatočne prispôsobení na dlhé usilovné pochody tak ako anatomicky moderný človek. Podľa úponov a stavby kostry mali neandertálci mimoriadnu fyzickú silu a pravdepodobne boli oveľa silnejší ako akýkoľvek súčasný človek. Niektorí bádatelia zastávajú názor, že väčšina neandertálcov neprežila predposledný glaciál a genetické vlastnosti a fenotyp nasledujúcich neandertálcov preto ovplyvnil takzvaný bottleneck effect (efekt úzkeho profilu). Neskoré neandertálske populácie vykazujú niektoré ”moderné” znaky, ktoré sú dôkazom, že neandertálci sa v priebehu stredného paleolitu vyvíjali, prípadne v niektorých prípadoch aj paralelne s človekom dnešného typu (napr. gracializácia lebky). Thurzo 1998 (jeho definície neandertálca a jeho častí pozri nižšie) uvádza, že protoneandertálec morfologicky pripomína Homo heidelbergensis a neskorý neandertálec morfologicky pripomína človeka dnešného typu (t. j. Homo sapiens). Znaky klasického neandertálca sú tieto: priemerná výška (muži)/ (ženy) priemerná hmotnosť 68 (podľa niektorých názorov až do ) kapacita lebky 1 300; mali (presnejšie nálezy z obdobia 50 – 30 000 BP mali) zo všetkých druhov rodu Homo najväčšiu absolútnu veľkosť mozgu (Relatívna – t. j. v pomere k hmotnosti tela meraná – veľkosť mozgu je však u človeka dnešného typu väčšia o 10 %). platycefalická (plochá) mozgovňa, tenšie kosti lebky ako u H. heidelbergensis, nadočnicový val s náznakom členenia na dva obočné oblúky (arcus superciliares), vyčnievajúce záhlavie vytvárajúce "drdol", fossa suprainiaca, pomerne plochá báza lebky, kruhovitý obrys lebky pri pohľade zozadu, vyčnievajúca tvár s veľkým a širokým nosom alveolárny prognatizmus, nevyvinutá alebo naznačená bradová hrčka (protuberantia mentalis), pomerne veľké rezáky, taurodontizmus (veľká dutina črenových zubov a stoličiek so zrastenými koreňmi), retromolárna medzera medzi treťou stoličkou a predným okrajom ramena sánky, chýbajúca fossa canina; u nálezov zo západnej Ázie sa vyskytujú navyše silne obrúsené zuby prednej časti chrupu acetabulum posunuté smerom dozadu jarček na chrbtovej strane laterálneho okraja lopatky mohutné úpony svalov vrátane ohýbačov prstov Zavalité telo so súdkovitým hrudníkom, veľká celková robustnosť, ako aj veľký a vystupujúci nos boli následkom prispôsobenia sa nepriaznivým podmienkam európskej ľadovej doby. Nos asi okrem iného slúžil na zohrievanie vzduchu pred vstupom do priedušiek a do pľúc. Filit uvádza, že Neandertálec bol menšej, rozložitej postavy, 155160 cm vysoký, s ľahko nachýlenou postavou, s pokrčenými kolenami a s dopredu nahnutou hlavou. Jednotlivé kosti boli silné a ich konfigurácia ukazuje na značný vývin kostrového svalstva. Lebku mal veľkú. Markantnými znakmi sú: nízka a plochá lebka, šikmé čelo, veľké nadočnicové oblúky strechovite sa klenúce nad veľkými okrúhlymi očnicami, široký a mohutný nos, silné čeľuste so silnými zubami a bezbradou dolnou čeľusťou. Veľký otvor tylový, ktorým je lebka nasadená na krčnú kostru, bol posunutý značne dozadu, a tak vznikla i zaklonenosť hlavy.