尼安德特人身高1.5~1.6米。顱骨容量爲1200~1750 cm3。現代人的則爲1400~1600cm3。身體的特徵爲，額頭平扁(就是說眉弓到髮際線的距離比現代人短得多)。具有枕外隆凸上小凹。下頜骨大，在下頜枝與臼齒之間有比較大的空隙。門齒和犬齒特別大可能有特殊的功用，許多尼人門齒呈鏟形。許多牙齒髮育不良。沒有頦隆突。體骨粗壯，估計身高150釐米以上。四肢骨短，粗壯，稍彎，小腿，前臂的比例小，手和手指也短。原先以爲頭向前傾。這是由於對拉沙拜爾頭骨的枕骨大孔的錯誤復原所致。牙齒髮育不良和身材短可能可能由於營養不良。有着耐寒的體格，具體就是肱骨與尺撓骨的比例，以及股骨與脛骨腓骨的比例比現代人大，這是典型的適應寒冷氣候的解剖特徵。他們生活在歐洲，膚色可能是淺色的。
由於身體較矮，脊椎的彎曲也不明顯，因此他們很可能是彎着腰走路，跑步時身體略微朝向地面。尼安德特人頭骨的特徵是：前額低而傾斜，好像向後溜的樣子，眉峯骨向前突出很多，在眼眶上形成整片的眉脊。尼安德特人使用較爲進步的打製石器，過着狩獵和採集的生活。這表明，當時的人類在同大自然界的鬥爭中，自身已有了較大的發展。
根據對典型尼安德特人如聖沙拜爾人、費拉西人、肯納人、阿木德人和塔邦人的觀察，總結出尼安德特人的主要特徵有：頭骨低長和眉脊發達近似於直立人，但其枕骨較爲圓隆，不似直立人的明顯的呈角狀轉折。腦量略大於現代人的平均值，但絕不意味尼安德特人的智力高於現代人，而可能與尼安德特人的肌肉較爲結實有關。尼安德特人的面部較爲特別，中面部尤其是鼻部明顯向前突出，許多人解釋爲這是對寒冷氣候的適應。尼安德特人的牙齒的位置非常居前，以至於第三臼齒與下頜支之間出現較闊的間隙。顴骨傾斜地向後轉折，而非現代人之“高顴骨”那樣的角度。肢骨比現代人粗壯，關節面大，反映了尼安德特人龐大的身體結構和厚實的肌肉。現代的研究表明，尼安德特人的大腿和前臂呈略呈弓形的彎曲，但其步態仍類似於現代人，而非過去步勒所說的彎腰、屈膝和用腳外緣着地的姿勢。
