Có nhiều tranh luận xung quanh vấn đề thực đơn của người Neanderthal. Các nhà khoa học thường cho rằng họ ăn thịt và săn bắn các loài thú lớn. Tuy nhiên, người ta cũng tìm thấy nhiều chứng cớ cho thấy người Neanderthal ăn thực vật.
Việc tái hiện thực đơn gồm các sinh vật đã tuyệt chủng thường được thực hiện nhờ sử dụng giá trị các đồng vị nitơ. Điều này cho phép xác định vị trí đối tượng nghiên cứu trong kim tự tháp dinh dưỡng. Từ các nghiên cứu, có thể thấy người Neanderthal chiếm vị trí cao trong chuỗi thức ăn và thể hiện các chỉ số đồng vị nitơ cao hơn động vật ăn thịt (linh cẩu, sói hay cáo) sống trên cùng địa bàn. Các giá trị cao này là kết quả của kỹ năng săn voi ma mút. Những nhánh người xuất hiện sau người Neanderthal còn thể hiện các chỉ số cao hơn nữa. Điều này được giải thích là do ảnh hưởng của việc ăn cá nước ngọt thường xuyên, do họ có kỹ năng bắt cá. Cũng có những trường hợp người ta phát hiện thấy trong collagen của người Neanderthal có các chỉ số đồng vị nitơ đặc biệt cao - chứng tỏ những người này thường ăn cá.
Các nhà khoa học ở Viện Max Planck đã quyết định tìm hiểu vấn đề này. Họ sử dụng phương pháp phân tích mới, cho phép xác định hàm lượng axít amino chứa trong collagen. Các mẫu xét nghiệm được lấy từ hóa thạch người
Neanderthal ở Les Cottes và Grotte du Renne (Pháp). Đây là hai địa điểm mà các nhà khảo cổ học không phát hiện được dấu vết của cá, mặc dù vậy họ vẫn ghi nhận được mức độ đồng vị nitơ cao trong các mô.
“Sử dụng phương pháp phân tích mới, chúng tôi phát hiện ra rằng người Neanderthal ở Les Cottes chỉ ăn thịt. Họ chủ yếu săn bắt ngựa và tuần lộc” - bà Klervia Jaouen ở Viện Nghiên cứu Tiến hóa nhân loại Max Planck (Đức) cho biết. “Chúng tôi cũng khẳng định, hóa thạch cá thể ở Grotte du Renne là trẻ sơ sinh, được bú sữa mẹ là một phụ nữ thường xuyên ăn cá” - bà Klervia Jaouen nói thêm.
Ngoài việc khẳng định, người Neanderthal là những người ăn thịt, chúng ta có thể nói là họ có thực đơn rất đơn điệu, bao gồm thịt từ các động vật ăn cỏ lớn. Tất nhiên là người Neanderthal cũng ăn cả thực vật, nhưng đấy là do ảnh hưởng từ người Homo Sapiens sau này. Người Neanderthal về sau bớt hoang dã hơn. Họ đã biết trang trí hang động, đeo trang sức, nhưng vẫn không thích đánh bắt cá.