A dieta dos neandertais consistia principalmente de carne, com base em várias evidências. Há algumas evidências, no entanto, que mostram que os neandertais também podem ter consumido alimentos vegetais.
Análises químicas nos ossos dos neandertais mostram que esses humanos pré-históricos comiam mais proteínas do que os ursos das cavernas que também viviam na mesma área. A teoria de que os neandertais têm uma dieta centrada na carne é sustentada pela presença de ossos de animais de grandes presas na área onde se acredita que os neandertais viveram. Alguns especialistas acreditam que a dieta centrada na carne dos neandertais é a causa de seu desaparecimento.
Uma pesquisa publicada em janeiro de 2011 no Proceedings of the National Academy of Sciences parecia contradizer essas teorias. Na pesquisa conduzida pela arqueobióloga Dolores Piperno do Smithsonian, o tártaro fossilizado de dentes de Neandertal mostra evidências de que os Neandertais também subsistiam de uma grande variedade de plantas. Os microfósseis de amido de planta encontrados no tártaro de Neandertal também apareceram distorcidos, o que sugeriu que as plantas podem ter sido cozidas antes de comer.