Lærer Nicolaisen forteller syvendeklassingene om neandertalerne. Det er varmt i klasserommet, og flere av elevene kunne nok ønske de var et annet sted. Men læreren har en god dag, han er engasjert og tryller fram en beretning om et folk som i dag framstår som noe av en gåte. En av jentene, Vilja, er svært søvnig, og etter hvert klarer hun ikke å holde øynene åpne. Læreren fortsetter sin beretning, og uklare drømmebilder oppstår for Viljas indre blikk. I drømme foretar hun en tidsreise, en reise tilbake til neandertalernes tid ... Kolbjørn Brekstad (f. 1932) er utdannet lærer, og har jobbet som rektor og skolesjef før han debuterte som forfatter i 1985 med romanen Stank av mennesker. For denne romanen ble han nominert til Nordisk Råds litteraturpris. Neandertalermysteriet er Brekstads sjette ungdomsroman.
