Определение изотопного состава нужно проводить на каждой местности отдельно, поскольку химический состав почвы, количество осадков и другие локальные факторы влияют на результаты анализа костей гоминин и других животных. Обычно, чтобы провести калибровку изотопного состава костей, для каждой отдельной экосистемы, почвы и географической местности используют результаты анализа биологических видов, рацион которых известен, например лосей в качестве растительноядных животных и волков в качестве плотоядных, живущих в тех же местах, где обитали гоминины.
Майкл Ричардс из Института эволюционной антропологии общества Макса Планка и специалист по неандертальцам Эрик Тринкаус из Вашингтонского университета в Сент-Луисе обобщили результаты 13 изотопных исследований неандертальцев и 14 почти аналогичных исследований древних людей современного типа и получили удивительно похожие результаты. Несколько независимых групп ученых изучали взрослых неандертальцев, живших от 120 000 до 37 000 некалиброванных лет назад, и результаты, полученные этими группами, говорили об одном и том же: неандертальцы получали белок преимущественно из мяса крупных наземных млекопитающих, таких как дикие лошади, благородные олени, северные олени и первобытные быки (туры), останки которых в преобладающем количестве найдены в местах археологических раскопок. Содержание изотопов углерода и азота в найденных костях неандертальцев было очень близко к содержанию этих изотопов в костях высших плотоядных (пещерных львов, волков и гиен), обитавших в тех же районах. Изотопный анализ не показал, что неандертальцы в большом количестве питались морской пищей. За долгое время их существования, включая и период снижения численности популяций, рацион питания и трофическая (пищевая) адаптация неандертальцев не менялись.
На сегодняшний день есть еще 14 исследований изотопного состава останков людей современного типа, найденных в Европе, хотя только в десяти из них был проведен как углеродный, так и азотный анализ. Сравнивать результаты этих работ с исследованиями останков неандертальцев не совсем корректно. Только в одном случае (Пештера-ку-Оасе в Румынии) датировка останков человека современного типа относится к периоду около 43 000 некалиброванных лет назад, который пересекается со временем существования неандертальцев. Остальные останки людей относятся ко времени, когда неандертальцы уже были вытеснены из этих мест или полностью вымерли.
Большая часть изотопных исследований костей человека современного типа говорит о том, что его питание также зависело от крупной наземной дичи, однако, по некоторым признакам, рацион человека был более разнообразен. Человек из Пештера-ку-Оасе, судя по всему, был высшим хищником, конкурирующим, как показывает изотопный анализ, с волками и гиенами, основной добычей которых был благородный олень. Изотопный анализ костей с трех стоянок, а именно Пештера-ку-Оасе, Арене Кандиде IP в Италии и Ла Рошет I во Франции, говорит о том, что обитавшие там люди также использовали и морские ресурсы, например рыбу. Изучение фауны позволяет сделать вывод, что рацион людей современного типа был более разнообразен, чем рацион неандертальцев, и включал в себя мелких животных и моллюсков. Более богатый рацион современного человека мог быть следствием более развитого интеллекта, растущей численности популяции или просто технологических различий, тем не менее и неандертальцы, и люди современного типа относились к высшим хищникам, пища которых была богата белками.
В 2006 г. Эрве Бошрен и Дороти Дракер из Тюбингенского университета проанализировали доступные к тому времени результаты изотопных исследований рациона неандертальцев и людей современного типа. Ученые пришли к выводу, что питание неандертальцев и современных людей было очень схожим и «состояло преимущественно из белков, получаемых с мясом травоядных животных. На тех территориях, где обитали оба вида гоминин, они должны были напрямую конкурировать за пищу». Исследователи обнаружили, что рацион неандертальцев фактически не менялся: «Доступные данные изотопного анализа в отношении неандертальцев позволяют предположить, что значимых изменений в их рационе при смене мест обитания с открытой местности на более лесистую не произошло: модель питания, основу которой составляли травоядные животные, обитавшие на открытых территориях, использовалась неандертальцами и в условиях лесистой местности». Рацион как неандертальцев, так и людей современного типа отличался от рациона существовавших в одно время с ними пещерного и бурого медведей, которые были более всеядными. Однако поздняя работа Бошрена раскрывает новые нюансы изменения рациона неандертальцев во времени и пространстве.
Бошрен обобщил данные изотопных исследований, относящиеся к группе стоянок в западной части Франции и двум стоянкам в Бельгии. В течение КИС 3 в обоих регионах животный мир адаптировался к холодному климату. Ее отличительной особенностью была группа млекопитающих, которую иногда называют мамонтовой фауной. В эту группу входили мамонты, шерстистые носороги, благородные олени, лошади, а также северные олени, огромные туры (первобытный неодомашненный скот) и бизоны – всех их называют полорогими жвачными животными. Мамонты и жвачные животные, очевидно, питались на открытых пространствах, где добывали пищу с высоким содержанием изотопа 15N и низким содержанием 13С. Лошади поедали растения на открытых пространствах и на закрытых лесных территориях. Северный олень, типичный представитель видов, приспособленных к жизни в условиях холодного климата и на открытых пространствах, употреблял в пищу другие виды растений, отличавшиеся от тех, которые ели лошади, бизоны и олени. Северные олени в большом количестве поедали лишайник, содержавший больше изотопа 13С и меньше изотопа 15N.