Molti comportamenti animali differiscono tra i sessi e sono quindi indicati come sessualmente dimorfici (dimorfismo significa avere due forme). La maggior parte di questi comportamenti sessualmente dimorfici fanno parte del repertorio riproduttivo. Un buon esempio è evidente negli uccelli canori. In molte specie, il maschio produce canti complessi, mentre la femmina no. La produzione di canto negli uccelli maschi deriva dall’attività di specifici nuclei cerebrali la cui crescita e connettività dipendono dalla presenza di testosterone durante un periodo critico di sviluppo (vedi riquadro B nel capitolo 24). Nei roditori, molti comportamenti sessualmente dimorfici sono anche associati alla riproduzione. Esempi sono l’adescamento dei genitali per i rapporti sessuali e una posizione stereotipata assunta durante il sesso (lordosi per le femmine, montaggio per i maschi). Così come il corteggiamento e i comportamenti associati all’atto sessuale possono essere dimorfici, altri comportamenti riproduttivi come costruire nidi, prendersi cura dei giovani, cercare cibo, allattare e così via possono assumere due forme diverse nelle femmine e nei maschi. Negli esseri umani, i diversi comportamenti di maschi e femmine possono essere molto più sottili, compreso il proprio senso di identità sessuale, la scelta di un partner sessuale e comportamenti che non sono collegati direttamente alla funzione sessuale o riproduttiva, come il pensiero spaziale e uso del linguaggio.
Negli esempi umani e animali, le differenze comportamentali si basano sui dettagli dei circuiti neurali sottostanti. Di conseguenza, i neurobiologi hanno a lungo cercato differenze tra il cervello di femmine e maschi che potrebbero spiegare sessualmente comportamenti dimorfici e, come descritto nelle sezioni successive, hanno trovato molti esempi. Queste differenze nel sistema nervoso, come le differenze comportamentali a cui danno origine, sono anche definite sessualmente dimorfiche. Tieni presente, tuttavia, che mentre le differenze cerebrali animali come i roditori hanno spesso due forme distinte, nelle femmine umane e nei maschi queste differenze neurali probabilmente variano lungo un continuum.