Женщины и мужчины отличаются не только физическими признаками и репродуктивными функциями, но также и способами решения интеллектуальных задач. Существующие данные показывают, что воздействие сексуальных гормонов на организацию мозга проявляется на столь ранних этапах развития, что мозг девочек и мальчиков к моменту рождения уже оказывается организован несколько по-разному.

Основное отличие в интеллектуальных функциях между мужчинами и женщинами проявляется в структуре паттернов способностей, а не в среднем уровне интеллекта (IQ). Так, мужчины лучше выполняют некоторые пространственные задачи (например, мысленного вращения объектов). Они превосходят женщин в построении математических логических рассуждений (mathematical reasoning). Они более точны в тестах, требующих моторных навыков, которые требуют обращения с удаленной целью. Женщины обладают более высокой скоростью восприятия (perceptual speed), например, они быстрее сравнивают объекты между собой и выделяют одинаковые элементы. У женщин лучше вербальные способности. Женщины превосходят мужчин в точности и быстроте выполнения арифметических операций. Они также лучше справляются с моторными задачами, требующими точных движений пальцев.

Различаются также способы ориентации в пространстве: мужчины быстрее воспринимают и запоминают путь как карту, женщины лучше запоминают ориентиры и особенности ландшафта. Это разделение воспроизводится и на животных: в экспериментах на крысах обнаружили, что самки предпочитают ориентироваться «по приметам» (рисункам на стенах лабиринта), а самцы – запоминать геометрию пути.

Существуют и анатомические различия организации мозга. Так, промежуточное ядро (interstitial nucleus) в преоптической области гипоталамуса, ответственной за сексуальное поведение, по размерам больше у мужчин, чем у женщин. Оно также больше у гетеросексуальных мужчин, чем у гомосексуальных. Было показано также, что гомосексуалисты имеют более «женский» паттерн способностей по сравнению с гетеросексуальными мужчинами. Размер промежуточного ядра задается в эмбриональном развитии концентрацией гормонов у плода и в кровотоке матери.

Впечатляющим доказательством влияния гормонов на развивающийся мозг является изменение поведения и способностей у тех девочек, у матерей которых во время беременности был повышен уровень андрогенов. Маскулинизация гениталий у этих девочек корректируется хирургически, однако изменения психики оказываются уже необратимы. Такие девочки более агрессивны, предпочитают «мальчишеские» способы времяпровождения, но также имеют улучшенные способности к ориентации в пространстве (по мужскому типу).

Любопытно, что математические и пространственные способности нелинейно зависят от концентрации тестостерона: у женщин способности тем лучше, чем выше уровень тестостерона, тогда как у мужчин – наоборот, лучше способности в группе низкой концентрации тестостерона. (То есть, мужчина или умный, или мачистый, а женщина – или умная, или женственная.) По-видимому, существует некий оптимальный для развития способностей уровень тестостерона.

Уровень межполушарной асимметрии у мужчин выше чем у женщин, поскольку андрогены задерживают рост левого полушария. Вследствие этого у мужчины последствия травмы одного полушария часто тяжелее, чем у женщин. Например, афазии (расстройства речи) у мужчин после поражения левого полушария сильнее чем у женщин, и возвращение речи после травмы у женщин происходит чаще. К тому же, по-видимому, сама организация корковых зон, связанных с речью, имеет половую специфику: у женщин вероятность афазии больше при травмах лобной коры, а у мужчин – теменновисочных областей. У женщин расстройства вербальных способностей могут возникать при травмах любого из полушарий (но могут постепенно скомпенсироваться здоровым полушарием), а у мужчин они происходят только при левосторонних поражениях.

По расположению «лобные» центры речи входят в «praxis system» – систему обеспечения разнообразных тонких движений рук и рта, задействованных в том числе и в коммуникации. Теменнозатылочные находятся близко от системы восприятия пространства и контроля движений в пространстве.