Người Neanderthal
Tuyệt chủng > Giai đoạn quá độ

Dù nguyên nhân tuyệt chủng của họ có là gì đi chăng nữa, người Neanderthal đã gần như bị thay thế hoàn toàn bởi người hiện đại trong khoảng thời gian từ 41–39 ngàn năm trước dựa trên bằng chứng rằng, các công cụ Moustier bản địa thời trung kỳ đá cũ đã bị thay thế bởi công cụ Aurignac hậu kỳ đá cũ của người hiện đại trên phạm vi toàn châu Âu (Quá độ từ trung kỳ sang hậu kỳ đá cũ). Quần thể Neanderthal tại Iberia được cho là vẫn còn sống sót cho đến khoảng 35.000 năm trước dựa trên ước tính niên đại các phức hợp đồ đá quá độ như Châtelperron, Uluzzo, tiền-Aurignac và Aurignac Sớm. Tác giả của phức hợp đồ đá tiền-Aurignac và Aurignac Sớm đã được xác định là người hiện đại; tuy chưa rõ chủng người nào là tác giả của phức hợp Châtelperron và Uluzzo, chúng nhiều khả năng là sản phẩm của quá trình chung đụng và lan tỏa kỹ nghệ giữa người Neanderthal/người hiện đại. Hơn nữa, ước tính niên đại 37.500 năm trước tại phức hợp Aurignac phía nam sông Ebro đã thúc đẩy giả thuyết "Biên giới Ebro", theo đó cho rằng con sông này là rào cản địa lý ngăn trở sự xâm nhập của người hiện đại và vì vậy vãn hồi sự tồn tại của người Neanderthal. Tuy nhiên, niên đại của giai đoạn Quá độ Iberia vẫn đang bị bàn cãi, với thời điểm được đề xuất là 43–40,8 nghìn năm trước tại Cueva Bajondillo, Tây Ban Nha. Phức hợp đồ đá Châtelperron manh nha xuất hiện ở đông bắc Iberia vào khoảng 42,5–41,6 nghìn năm trước.
Một số di cốt Neanderthal ở Gibraltar có niên đại gần đây hơn thời điểm 40.000 năm trước — như tại Zafarraya (30.000 năm trước) và Động Gorham (28.000 năm trước) — dường như không chính xác hoàn toàn vì phương pháp định tuổi ở những nơi này được ước đoán gián tiếp dựa trên các đồ tạo tác không rõ lai lịch. Khẳng định về việc người Neanderthal sống sót trong vùng không băng trên dãy núi Ural sau thời điểm 40.000 năm trước được ủng hộ lỏng lẻo bởi các công cụ bằng đá kiểu Moustier với niên đại 34–31 nghìn năm trước xuất xứ từ khu Byzovaya phía bắc Siberia vào thời điểm mà người hiện đại chưa bành trướng lên được miền bắc châu Âu; đáng lưu ý rằng di cốt của người hiện đại đã được tìm thấy tại di chỉ Mamontovaya Kurya lân cận 40.000 năm tuổi. Phân tích niên đại gián tiếp di cốt Neanderthal tại Động Mezmaiskaya đưa ra con số 30.000 năm; song khi phân tích trực tiếp thì dao động trong khoảng 39,7 ± 1,1 nghìn năm, phù hợp hơn với xu hướng đã thấy ở các di chỉ châu Âu khác.
Dấu hiệu sớm nhất về sự nhập cư châu Âu của người hiện đại thời đá cũ là kỹ nghệ Bohunice tại Balkan bắt đầu cách đây 48.000 năm, nhiều khả năng được phái sinh từ kỹ nghệ Emiran Levantine, và những hài cốt có niên đại 45–43 nghìn năm trước được tìm thấy tại Bulgaria, Ý, và Anh. Làn sóng di cư này đã thế chỗ các quần thể Neanderthal bản địa. Tuy nhiên, lịch sử tiếp xúc giữa người Neanderthal và H. sapiens còn lâu dài hơn nhiều. Bằng chứng DNA cho thấy H. sapiens đã chạm trán người Neanderthal và các quần thể lai tạp sớm tận ​​120–100 nghìn năm trước. Năm 2019, một cuộc tái phân tích các mảnh sọ 210.000 năm tuổi từ Động Apidima ở Hy Lạp kết luận rằng chúng thuộc về H. sapiens, dù từng được cho là sọ Neanderthal. Ngoài ra, hộp sọ Neanderthal 170.000 năm tuổi từ cùng một hang động chứng tỏ quần thể H. sapiens tại đây đã bị thay thế bởi một quần thể Neanderthal cho đến khoảng 40.000 năm trước, tức là cho tới khi H. sapiens quay trở lại. Tuy vậy, một nghiên cứu năm 2020 bác bỏ kết luận đó. Bằng chứng khảo cổ cho thấy người Neanderthal tràn vào Cận Đông và thay thế người hiện đại giữa khoảng 100.000 năm trước cho đến 60–50 nghìn năm trước.