大汶口文化以一群特点鲜明的陶器为主要特征。以夹砂陶和泥质红陶为主，也有灰陶、黑陶，并有少量硬质白陶。泥质陶器上常饰镂孔、划纹，有彩陶和简单的朱绘陶。沙质陶器上少数饰附加有堆纹和篮纹。三足器、圆足器发达，也有平底器、圜底器和袋足器。典型器物为觚形器、釜形器、钵形器、罐形器、镂孔圈足豆、双鼻壶、背壶、宽肩壶、实足鬹、袋足鬹、高柄杯、瓶和大口尊等。
大汶口文化的居民盛行枕骨人工变形和青春期拔牙的习俗。是流行于古代中国东方、南方的拔牙习俗的发源地。在王因、大墩子墓中的骨骸上，还发现颌骨异常变形的现象，某些个体臼齿外侧严重磨损甚至内缩，有数例在变形处置有小石球或陶球，变形当是由于长期口含小球所致。这是大汶口文化所独有的奇特习俗。此外，死者随葬獐牙、獐牙勾形器以及龟甲等，也为其他新石器时代文化所少见。
制陶技术
大汶口文化早期的陶器以夹砂红陶和泥质红陶为主，灰陶和黑陶的数量较少。陶器的制作以手制为主，轮修技术已普遍使用。纹饰有弦纹、划纹、乳丁纹、绳索纹、附加堆纹、锥刺纹以及指甲纹等。彩陶数量增多，且花纹繁缛，其中圆点、弧线以及勾叶纹，与仰韶文化庙地沟文化类型相似，可能受到了仰韶文化的影响。
中期以夹砂红陶的数量最多，次为泥质黑陶和灰陶，泥质红陶和夹砂灰陶的数量最少。中期的陶系和早期的区别是泥质红陶数量的减少和泥质黑陶、泥质灰陶数量的增多。中期还出现了一些火候较高锦儿质地较为细密的灰白陶。陶器的制作手法主要以手制为主，轮修比较普遍，一些小型的器物已经开始轮制。陶器以素面为主，部分器形表面磨光。发现有繁缛的编织纹图案。有少量的彩陶。
晚期的制陶业已经有了较大的发展，轮制技术已用来生产大件陶器。烧窖技术有了改进，烧制出额薄胎磨光黑陶，胎厚仅1—2毫米。通过提高窖温，烧出薄胎、质硬、色泽美的白陶、黄陶和粉色陶器。大汶口文化晚期的陶器以灰陶最多，次为黑陶和白陶。出现了大宽肩壶、瓶等新型器形。中期已经出现的仿兽型陶器，在晚期又有了创新。彩陶到晚期减少、但仍有纹样复杂的多色陶器。
房屋建筑
大汶口文化发现的建筑遗迹不多，属于早期的仅有几处残迹，不得窥其整体结构。中期建筑遗存，在呈子遗址发现一座20平方米许的方形地面房基，门向南,平地挖槽筑基，槽内竖柱，填土后锤打，室内的4个柱洞里填有碎陶片、石子、灰土，紧密坚实。大墩子墓中出土3件陶屋模型，有方形、圆形两种，都作攒尖顶，有的有门窗，四周有檐，屋外壁上刻有狗的轮廓线，它提供了中期住屋的立体形象。晚期建筑，在三里河遗址发现4座房基。一座保存较好，平面椭圆形，亦为挖槽筑基，室内有1米多深的圆形窖穴，内有朽粟，发掘者认为是座库房。
墓葬文化
大汶口文化墓葬发现的较多。
早期文化遗存墓葬头主要朝向为东，也有朝向北的。葬制以单人葬为主，也有较多的合葬。合葬以同性合葬和多人二次合葬为主。多人二次合葬墓的人骨排列的十分整齐。早期墓葬在后期随葬品出现多寡不一的现象，并且表现的比较显著，多者达四五十件，寡者一件都没有。随葬生产工具的情况男女也不相同。男性多生产工具和手工工具，女性多生活用具。用狗殉葬的多为男性。大汶口文化早期墓葬还普遍使用獐牙和獐牙勾形器以及龟甲等随葬，同时还普遍存在对成年男女拔除门齿和对头骨进行人工变形等现象。拔牙的年龄都在15—20岁之间。
中期文化遗存墓葬头大多朝东或朝北。葬式以单人仰身直肢葬为主，有一定数量的合葬墓。合葬墓中有同性合葬，一定年龄相当的成年男女合葬、大人和小孩合葬三种。其中以一对年龄相当的成年男女合葬墓的数量最多。二次合葬墓相比前期减少。中期同性合葬墓数量很少，大多都为两男性合葬。一对年龄相当的成年男女合葬，人骨架排列一般是男左女右。有的成年男女合葬墓的葬式是男性仰身直肢，女性则侧身区肢面向男性，随葬品大都在男性一侧。随葬品的多寡不一较之前更加突出，多者达六十余件，寡者则一无所有。富有的大墓，不但随葬品多，而且很精致，并用数量较多的象征财富多寡的猪下颌骨和猪头随葬，甚至用整猪、整狗随葬。中期的部分大墓和中型墓设有二层台及原木搭成的葬具。
晚期文化遗存墓葬仍以单身仰身直肢葬为主，有少量的合葬墓。该期的合葬墓多为一对成年男女合葬墓，个别一对成年男女和小孩合葬，同性合葬消失。头向一般朝向东，胶东半岛的部分的确则盛行头向西或西北的葬式。凡是一对成年男女合葬墓，随葬品一般都集中在男性边上。晚期的墓葬随葬品多寡不一的现象较之前更加严重。有的大墓随葬品有七十余件，有的墓则一无所有。考古中还发现，大汶口文化晚期的氏族墓地出现了小片的家族墓地。家族墓地之间也已经出现了贫富分化的现象。这一时期灵魂观念也发生了变化，已不再是单单用死因来区分灵魂的善恶了，墓地上出现了无尸富墓、断头富墓，这些凶死者是氏族中的新贵，均得到了厚葬。
经济水平
大汶口文化以农业经济为主，同黄河流域其它原始文化一样，主要种植的是粟。三里河遗址的一个窖穴中出土了1立方米的朽粟，说明粮食生产已有相当可观的数量。农业生产工具主要是磨制石器。早期除使用一些磨制粗糙保留打制疤痕的石铲、石斧外，已大量使用磨砺精良的穿孔斧、刀、铲等，收割工具还有骨镰和蚌镰，加工谷物的工具则是石杵和石磨盘、石磨棒。在这一文化的中晚期，出现了有肩石铲、石镐和一些鹿角锄。
这个原始部落集团从早期起，家畜饲养就比较发达，各遗址出土有猪、狗、牛、鸡等家畜家禽的骨骼，墓地中常发现用狗和猪随葬的。大汶口文化中期以后，以猪随葬的风气渐盛，墓葬中不断发现整猪、半只猪、猪头或猪下颚骨，在大汶口墓地，用猪随葬的墓占1/3以上，胶县三里河一座墓中随葬猪下颚骨多达32个，表明各氏族部落在中晚期养猪业已十分兴旺。
渔猎和采集经济在社会经济生活中仍比较重要。一些遗址发现的渔猎工具有尾部带孔的双倒刺或三倒刺的骨、角质鱼鳔、鱼钩，有扁平三角式、短梃圆柱式、长梃双翼起脊式等各种骨镞、角镞、牙镞，有石质和角质的匕首，还有石矛、骨矛等大型投刺猎具及较多的网坠。遗址中发现有獐、斑鹿、狸、麋鹿的残骨，这些野生动物当是狩猎的对象。在兖州王因遗址出土了20多个扬子鳄的残骸，与鱼、龟、鳖、蚌等同弃于垃圾坑中，这一现象表明当时的氏族成员已经能集体捕获大的、凶猛的水生动物。
大汶口文化的社会经济在中期以后有了全面、迅速的发展。白陶器、玉器、象牙器的出现和快轮制陶技术的应用，说明一部分手工制作已从农业中分离出来，成为相对独立的经济部门。
陶器生产的发展，表现出明显的阶段性。早期均手制，砂质陶火候较低，陶器种类不多，造型简单，仅见觚形器、盆、钵、罐、杯、鼎、豆、大口尊等。中期开始使用轮制技术，有了少量的轮制小件器物;烧制出火候较高的灰白色陶器;器类增多，出现了实足鬹、背壶、簋形器等。晚期已使用快轮生产大件陶器，如大汶口墓中就随葬有轮制的大陶盆;制陶原料有了新的来源，发现了坩子土，用以烧制一种质地坚硬、胎壁薄匀、色泽明丽的白色、黄色、粉红色细砂陶器，统称为白陶，这类细砂陶器有袋足鬹、三足盉、宽肩壶和筒形豆等。这时所烧制的薄胎磨光黑陶高柄杯，代表了当时制陶工艺的最高水平，为以后山东龙山文化蛋壳陶的问世准备了条件。大汶口文化还发现有仿动物造型的陶制工艺美术品，中期所生产的兽形提梁器堪称工艺美术史上的珍品;晚期这类发现增多，反映出工艺技术的纯熟和制陶业的兴旺发达。发现的大汶口文化陶窑甚少。
制石、制玉业较发达。早期就已大量生产出磨制精致的石器，较多地使用穿孔技术。中期以后，选用高硬度的蛋白石、流纹岩等为石料;石器的造型更加规整;器类、器型增多，出现了系列工具，在一些墓中随葬有成套的大、中、小型石锛;还出现了精致的玉铲，并有更多的玉、石装饰品，包括以不同形状的单件组成的串饰。制骨工艺十分出色。早期墓中出土有精致的小件骨雕品，如邳县大墩子遗址有一串10粒的雕花骨珠，刘林遗址有刻有猪头纹样的牙质饰物;有的獐牙钩形器的器柄刻有纤细的花纹。至中、晚期，剔地透雕技术和镶嵌技术已趋于成熟。大汶口的透雕十六齿象牙梳、花瓣纹象牙筒和镶嵌绿松石的骨雕筒等，代表着中国新石器时代制骨工艺的最高水平。
民俗习惯
当时居民中盛行枕骨人工变形和青春期拔除一对侧上门齿，有的长期口含小石球或陶球，造成颌骨内缩变形。还流行在死者腰部放穿孔龟甲，死者手握獐牙或獐牙钩形器。这些习俗为中国其他史前文化所罕见。
文字
据已有资料显示，在大汶口文化的陶器上发现了可能是文字刻文，可以认为它是已发现的较早的汉字，也可以看作是一种刻符，是表达有明确意义的刻符，形、义一目了然，所以它又非普通的刻符。