Il sito della Grotta di Shanidar si trova adiacente al moderno villaggio di Zawi Chemi Shanidar nell'Iraq curdo settentrionale, sul fiume Zab nei Monti Zagros, uno dei maggiori affluenti del fiume Tigri. Tra il 1953 e il 1960, i resti scheletrici di nove Neanderthal furono recuperati dalla grotta, rendendola uno dei siti Neanderthal più importanti dell'Asia occidentale all'epoca.
La stessa grotta di Shanidar misura circa 13.000 piedi quadrati (1.200 metri quadrati) nell'area o 75x75 piedi (53x53 m) quadrati. La foce della grotta oggi misura circa 25 m di larghezza e circa 8 m di altezza. I depositi del sito hanno uno spessore di circa 14 m, che l'escavatore Ralph Solecki ha diviso in quattro principali strati culturali, ciascuno separato da ciò che il team di Solecki ha riconosciuto come discontinuità discrete.
I livelli più bassi, più antichi e più sostanziali di Shanidar sono i livelli di Mousterian, che rappresentano un periodo di tempo in cui i Neanderthal vivevano lì circa 50.000 anni fa. All'interno di questi depositi sono stati scoperti nove sepolture umane, almeno alcune delle quali erano sepolture deliberate.
Tutte e nove le sepolture di Shanidar furono trovate sotto una caduta di una caverna, ma gli escavatori erano assolutamente certi che almeno alcune delle sepolture fossero intenzionali. Durante gli anni '60, fu una dichiarazione scioccante da fare, perché i Neanderthal non erano considerati umani, certamente non pensavano di essere in grado di prendersi cura dei loro morti. Da allora sono state recuperate molte più prove per le sepolture del Paleolitico medio in altri siti di grotte: a Qafzeh, Amud e Kebara (tutte in Israele), Saint-Cesaire (Francia) e Dederiyeh (Siria).
Alcuni scheletri di Shanidar mostrano prove di violenza interpersonale tra cacciatori e raccoglitori del Pleistocene, un livello di violenza attestato anche a El Sidrón in Spagna. Shanidar 3, uno scheletro maschio adulto ben conservato, aveva una ferita parzialmente guarita a una costola. Si ritiene che questa lesione sia stata causata da un forte trauma da una punta o una lama di pietra. Questo è uno dei pochi esempi noti di lesioni traumatiche di Neanderthal causate da uno strumento di pietra, tra cui St. Cesaire in Francia e Skhul Cave in Israele. Indagini sperimentali di archeologia condotte dall'archeologo americano Steven Churchill e dai suoi colleghi suggeriscono che questa ferita è derivata da un colpo di arma da proiettile a lungo raggio.
Lo scheletro noto come Shanidar 1 era un maschio adulto più anziano, sopravvissuto a una frattura da schiacciamento all'orbita dell'occhio sinistro e alla perdita dell'avambraccio e della mano destra. Gli archeologi Erik Trinkaus e Sebastien Villotte credono che anche questo individuo fosse sordo, in base alla presenza di crescite ossee nelle sue orecchie. Questi scheletri non solo mostrano prove interpersonali, ma indicano anche che gli uomini di Neanderthal si prendevano cura degli individui che erano portatori di handicap.
Shanidar fu al centro dei primi studi analitici floreali, che presentarono quella che divenne un'interpretazione controversa. I campioni di terreno prelevati dai sedimenti vicino alle sepolture contenevano un'abbondanza di polline proveniente da diversi tipi di fiori, incluso il moderno rimedio a base di erbe efedra. L'abbondanza di polline è stata interpretata da Solecki e dalla collega ricercatrice Arlette Leroi-Gourhan come prova che i fiori fossero sepolti con i corpi. Tuttavia, c'è qualche dibattito sulla fonte del polline, con alcune prove del fatto che i resti della pianta potrebbero essere stati portati nel sito scavando roditori, piuttosto che collocati lì come fiori da parenti in lutto. Recenti studi condotti dai palinologi Marta Fiacconi e Chris Hunt suggeriscono anche che il polline trovato nella grotta non è dissimile dal polline trovato fuori dalla grotta.
Studi microscopici sui depositi di calcoli, noti anche come denti di tartaro dai Neanderthal di Shanidar, hanno scoperto resti di piante di diversi alimenti ricchi di amido che costituivano la dieta degli abitanti. Quelle piante includevano semi di erba, datteri, tuberi e legumi. Alcune prove suggeriscono che almeno alcune delle piante consumate erano state cotte e che anche i grani di amido conservati dall'orzo selvatico sono stati trovati sui volti di alcuni strumenti musteriani nella grotta.
Gli scavi originali furono condotti nella grotta durante gli anni '50 diretti dall'archeologo americano Ralph S. Solecki. Trinkaus ha condotto in seguito ulteriori indagini sul sito e sui manufatti e sui campioni di terreno recuperati dal sito. A livello locale, Shanidar era abitata fino a poco tempo fa da pastori curdi, ma ora è gestita dal servizio locale di antichità ed è diventata una popolare destinazione turistica curda.