Pasak mokslininkų, pagrindinė neandertaliečių išnykimo priežastis yra susijusi su gimstamumo sumažėjimu.
Neandertaliečiai gyveno tuo pačiu metu kaip šiuolaikinių žmonių protėviai ir buvo labai panašūs į juos. Pavyzdžiui, jų augimas siekė 160–165 cm, kūno sudėjimas buvo masyvus, o kaukolės dėžutė buvo pailgos formos. Kaukolės dydis buvo šiek tiek didesnis nei homo sapiens protėvių. Neandertaliečiai turėjo ilgas pailgas galūnes ir trumpą kaklą. Šie veiksniai prisideda prie to, kad šiuolaikiniai mokslininkai nenustoja tyrinėti neandertaliečių istorijos.
Yra prielaida, kad pirmieji homo sapiens protėviai, priklausantys ankstyviesiems neandertaliečiams, Europoje gyveno maždaug prieš 600 tūkstančių metų. Paskutinių šios hominidų atstovų išnykimo laikas datuojamas prieš 40 tūkstančių metų.
Yra žinomos kelios neandertaliečių mirties teorijos. Pavyzdžiui, pasak vienos iš jų, pagrindinė priežastis yra klimato pokyčiai, kita - šiuolaikinių žmonių protėvių raida. Visi mokslininkai vieningi tik tuo, kad neandertaliečių genai susimaišė su homo sapiens genais.
Šiandien tapo žinoma dar viena neandertaliečių mirties teorija, kurią pateikė mokslininkai iš Prancūzijos. Jie įsitikinę, kad neandertaliečiai išnyko dėl sumažėjusio jų gimstamumo. Jie parašė apie šį mokslinį darbą, kuris buvo paskelbtas leidinyje „Plos One“.
Straipsnyje minima, kad neandertaliečių gimstamumas sumažėjo 2,7%, o tai lėmė jų išnykimą per ateinančius 4 tūkstančius metų.Jų nuomone, vaisingumas sumažėjo dėl maisto trūkumo ir konkurencijos su šiuolaikiniais žmonėmis. Derlingumui mažėti taip pat svarbu maišyti su šiuolaikiniais žmonėmis. Tai patvirtina Kinijoje atradus senovės neandertaliečio žmogaus kaukolę, kuri turėjo daug panašumų su homo sapiens.