El dimorfismo sexual cerebral es la diferencia entre el macho y la hembra de una misma especie en cuanto a su cerebro y las funciones que este hace.
Las diferencias funcionales son difíciles de demostrar, ya que todo estudio cuenta con numerosas variables complejas que deben ser tenidas en cuenta, principalmente la influencia de la cultura.
Se han encontrado diferencias anatómicas, químicas y funcionales entre el cerebro del hombre y el de la mujer, encontrándose estas variaciones en todo el órgano, en regiones que participan en el lenguaje, la memoria, las emociones, la visión, la audición y en la forma de guiarse para ir de un lugar a otro.
Tales diferencias podrían deberse a la acción de las hormonas sobre el feto, lo que viene confirmado por el hecho de que se han hallado más receptores de hormonas sexuales en estas áreas durante el desarrollo.
Una de las diferencias encontradas es el hecho de que las hembras toleran mejor el estrés crónico que los machos, es decir, les causa menos daños cerebrales en el hipocampo.