Viele Verhaltensweisen von Tieren unterscheiden sich zwischen den Geschlechtern und werden daher als sexuell dimorph bezeichnet (dimorph bedeutet zwei Formen). Die meisten dieser sexuell dimorphen Verhaltensweisen gehören zum Fortpflanzungsrepertoire. Ein gutes Beispiel sind Singvögel. Bei vielen Arten produziert das Männchen ein komplexes Lied, während das Weibchen dies nicht tut. Die Produktion von Liedern bei männlichen Vögeln ergibt sich aus der Aktivität bestimmter Gehirnkerne, deren Wachstum und Konnektivität von der Anwesenheit von Testosteron während einer kritischen Entwicklungsphase abhängen (siehe Kasten B in Kapitel 24). Bei Nagetieren sind viele sexuell dimorphe Verhaltensweisen auch mit der Fortpflanzung verbunden. Beispiele sind die Vorbereitung der Genitalien auf den Geschlechtsverkehr und die Annahme einer stereotypen Position beim Sex (Lordose bei Frauen, Zunahme bei Männern). So wie Werbung und Verhaltensweisen, die mit dem Sexualakt verbunden sind, dimorph sein können, können andere reproduktive Verhaltensweisen wie das Bauen von Nestern, die Pflege der Jungen, die Nahrungssuche, das Stillen usw. bei Frauen und Männern zwei verschiedene Formen annehmen. Beim Menschen können die unterschiedlichen Verhaltensweisen von Männern und Frauen weitaus subtiler sein, einschließlich des Gefühls der sexuellen Identität, der Wahl eines Sexualpartners und Verhaltensweisen, die nicht direkt mit der sexuellen oder reproduktiven Funktion zusammenhängen, wie z. B. räumliches Denken und Sprachgebrauch.
Sowohl in menschlichen als auch in tierischen Beispielen basieren Verhaltensunterschiede auf den Details der zugrunde liegenden neuronalen Schaltkreise. Dementsprechend haben Neurobiologen lange nach Unterschieden zwischen dem Gehirn von Frauen und Männern gesucht, die sexuell erklären könnten dimorphes Verhalten und, wie in den folgenden Abschnitten beschrieben, haben viele Beispiele gefunden. Diese Unterschiede im Nervensystem werden ebenso wie die Verhaltensunterschiede, die sie hervorrufen, auch als sexuell dimorph bezeichnet. Beachten Sie jedoch, dass sich das Gehirn zwar unterscheidet Tiere wie Nagetiere haben oft zwei unterschiedliche Formen, bei menschlichen Frauen und Männern variieren diese neuronalen Unterschiede wahrscheinlich entlang eines Kontinuums.