Изучая каменные орудия, археологи могут установить, как они изготавливались, использовались, как менялись их формы, функции и способы производства. Исследование морфологии древних артефактов, т. е. особенностей их внешнего облика, размеров, очертаний и т. д., позволяет выделять среди них разные типы или, иначе говоря, серии вещей, обработанных сходным образом и обладающих одним и тем же набором отличительных признаков. Изучение распространения типов в пространстве и времени даёт возможность проследить развитие разных культурных традиций, очертить границы некоторых древнейших культур. Морфология, однако, мало что говорит о функциях орудий, и здесь на помощь приходит экспериментально-трасологический метод, разработанный впервые в мире ленинградским археологом С. А. Семеновым. Изготовив точные копии древних орудий и использовав их затем в разных трудовых операциях, трасологи фиксируют следы износа, характерные для того или иного вида работы с тем или иным материалом. Сравнивая затем эти следы со следами, которые сохраняются и могут быть выявлены с помощью хорошего микроскопа на древних орудиях, можно делать достаточно обоснованные выводы о характере применения последних.
Классические неандертальцы и их непосредственные предшественники — протонеандертальцы — жили в эпоху, которую археологи называют средним палеолитом. Средний палеолит охватывает период примерно от 250 до 40 тыс. лет назад с некоторыми сдвигами этих хронологических рамок от региона к региону. Лишь самые поздние неандертальцы успели сделать шаг в следующую археологическую эпоху — верхний палеолит, что, увы, не спасло их вид от вымирания.
Основной особенностью, отличающей среднепалеолитические каменные индустрии от предшествующих им нижнепалеолитических, является возрастание роли орудий, сделанных не из целых галек или желваков, а из сколов, отбитых от крупных кусков породы (нуклеусов) с помощью каменного или рогового отбойника. Орудия на сколах становятся не только гораздо более многочисленными, чем раньше, но и более совершенными и разнообразными. Окончательная форма придаётся им с помощью ретуши — тонкой отделки посредством снятия мелких чешуек, которая может затрагивать либо только края (край), либо всю поверхность предмета. Другая важная особенность среднего палеолита заключается в том, что в эту эпоху получают широкое распространение специальные и притом довольно сложные технологии, ориентированные на получение серий стандартизированных сколов-заготовок заранее заданной, предопределённой формы. Эти заготовки могут быть сравнительно короткими и широкими (тогда их называют отщепами), или, наоборот, длинными и относительно узкими (пластины), или треугольными со сходящимися к дистальному концу боковыми сторонами (острия), но все они имеют более или менее ровные края и правильные, симметричные в плане очертания. Сколы-заготовки такого типа, а также нуклеусы и технологии, использовавшиеся для их производства, именуются леваллуазскими (рис. 5.2), по названию местонахождения Леваллуа во Франции (пригород Парижа), где они были найдены в большом количестве ещё в позапрошлом веке.
По старой традиции средний палеолит нередко называют ещё мустьерской эпохой или мустье (по названию грота Jle Мустье в юго- западной Франции), но это не совсем правильно. Строго говоря, мустье — это лишь один из видов каменных индустрий, существовавших в рассматриваемый период времени. Несмотря на довольно широкое распространение, этот вид далеко не исчерпывает собой всего культурного разнообразия своей эпохи. Мустьерские индустрии в собственном смысле встречаются сплошной полосой от Иберийского полуострова на западе до Алтая на востоке, но почти не известны в своём классическом виде ни к югу от Сахары, ни в Индии, ни в Восточной Азии. Их непременной составляющей являются скрёбла разных типов и треугольные остроконечники, обработанные ретушью только по краям и только с одной стороны (рис. 5.3). Хотя область распространения мустье в значительной мере совпадает с областью расселения неандертальцев, присутствие в том или ином месте одного из этих явлений не обязательно означает присутствие второго. В Северной Африке, например, мустье есть, а неандертальцев нет (или пока не найдено). А на Ближнем Востоке носителями мустьерских традиций были не только неандертальцы, но и люди современного анатомического типа.