De directe voorouder van de Neanderthaler was de Heidelbergmens. De Heidelbergmens ontwikkelde zich 600.000 jaar geleden uit Homo erectus, die vanuit Afrika naar Europa en andere werelddelen was getrokken. Terwijl in Europa de eerste Neanderthalers verschenen, ontstonden in Afrika de Cro-Magnonmensen (Homo sapiens). 40.000 jaar geleden kwamen deze moderne mensen naar Europa. In Frankrijk en Duitsland zijn bewijzen gevonden dat ze op hetzelfde moment dicht bij elkaar in de buurt hebben geleefd. Ongetwijfeld hebben ze contact met elkaar gehad.
De erfelijke eigenschappen van de Neanderthaler werden bekend, toen men uit een van de vondsten DNA kon isoleren. Het bleek dat het DNA zo’n 4% verschilde met het DNA van de huidige mensen.