多くの動物の行動は性別によって異なるため、性的二形性と呼ばれます（二形性とは2つの形態を持つことを意味します）。これらの性的二形性行動のほとんどは、生殖レパートリーの一部です。良い例は鳴き鳥に見られます。多くの種では、オスは複雑な歌を生み出しますが、メスはそうではありません。オスの鳥の歌の生成は、成長と接続性が発達の重要な期間中のテストステロンの存在に依存する特定の脳核の活動から生じます（第24章のボックスBを参照）。げっ歯類では、多くの性的二形性行動も生殖に関連しています。例としては、性交のための性器のプライミング、およびセックスをしている間に想定されるステレオタイプの位置（女性の場合は脊柱前弯症、男性の場合はマウント）があります。性行為に関連する求愛や行動が二形性であるのと同じように、巣作り、若者の世話、餌の採餌、授乳などの他の生殖行動は、雌と雄で2つの異なる形態をとることができます。人間の場合、男性と女性のさまざまな行動ははるかに微妙である可能性があります。これには、性同一性の感覚、性的パートナーの選択、空間的思考や空間的思考などの性的または生殖機能に直接関係しない行動が含まれます。言語の使用。
人間と動物の両方の例で、行動の違いは基礎となる神経回路の詳細に基づいています。したがって、神経生物学者は、性的に説明する可能性のある女性と男性の脳の違いを長い間探してきました。二形性の行動と、後続のセクションで説明するように、多くの例が見つかりました。神経系のこれらの違いは、それらが引き起こす行動の違いのように、性的二形性とも呼ばれます。ただし、脳の違いはげっ歯類のような動物はしばしば2つの異なる形態を持っています。人間の女性と男性では、これらの神経の違いはおそらく連続体に沿って変化します。