De architectuur van het Neanderthal Museum werd meermaals onderscheiden. Het gebouw heeft een gevel van Japans glas, die ruimtelijkheid en diepte creëert en in sterk contrast staat met de zichtbare betonnen constructie aan de binnenzijde. Het centrale element is een spiraalvormig platform, dat uit de aarde opstijgt en zich uitstrekt over vier verdiepingen. Zo ontsluit zij de expositieruimtes en kenmerkt het museum zowel aan de binnen- en buitenzijde. 

Het platform, snijpunt tussen architectuur en expositie, is het symbool voor de evolutie en haar oneindigheid. Zij eindigt bij een glazen front, met blik op de rivier Düssel en de archeologische vindplaats, refererend aan het open einde van de evolutie.