Chế độ ăn uống của người Neanderthal chủ yếu bao gồm thịt, dựa trên một số bằng chứng. Tuy nhiên, có một số bằng chứng cho thấy người Neanderthal cũng có thể ăn thực phẩm có nguồn gốc thực vật.
Phân tích hóa học trên xương của người Neanderthal cho thấy những người tiền sử này ăn nhiều protein hơn những con gấu hang động cũng sống trong cùng khu vực. Giả thuyết cho rằng người Neanderthal có chế độ ăn lấy thịt làm trung tâm được ủng hộ bởi sự hiện diện của xương động vật từ những con mồi lớn trong và trong khu vực nơi người ta tin rằng người Neanderthal đã sinh sống. Chế độ ăn tập trung vào thịt của người Neanderthal được một số chuyên gia cho là nguyên nhân khiến họ biến mất.
Một nghiên cứu được công bố vào tháng 1 năm 2011 trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia dường như mâu thuẫn với những lý thuyết này. Trong nghiên cứu do Nhà cổ sinh vật học Smithsonian, Dolores Piperno, cao răng hóa thạch từ răng của người Neanderthal cho thấy bằng chứng cho thấy người Neanderthal cũng sinh sống trên nhiều loại thực vật. Các vi tinh bột thực vật được tìm thấy trong cao răng của người Neanderthal cũng có vẻ bị méo mó, điều này cho thấy rằng thực vật thậm chí có thể đã được nấu chín trước khi ăn.
