Många djurbeteenden skiljer sig åt mellan könen och kallas därför sexuellt dimorfa (dimorfa medel har två former). De flesta av dessa sexuellt dimorfa beteenden är en del av reproduktiv repertoar. Ett bra exempel är uppenbart i sångfåglar. I många arter producerar hanen komplexa sånger, medan honan inte gör det. Produktionen av sång hos hanfåglar härrör från aktiviteten hos specifika hjärnkärnor vars tillväxt och anslutning beror på närvaron av testosteron under en kritisk utvecklingsperiod (se ruta B i kapitel 24). Hos gnagare är också många sexuellt dimorfa beteenden associerade med reproduktion. Exempel är priming av könsorganen för samlag och en stereotyp position som antas under sex (lordos för kvinnor, montering för män). Precis som uppvaktning och beteenden i samband med sexakten kan vara dimorfa, kan andra reproduktiva beteenden som bygga bon, ta hand om de unga, föda efter mat, amma och så vidare ta två olika former hos kvinnor och män. Hos människor kan de olika beteenden hos män och kvinnor vara mycket mer subtila, inklusive en känsla av sexuell identitet, valet av en sexpartner och beteenden som inte är direkt relaterade till sexuell eller reproduktiv funktion, såsom rumsligt tänkande och språkanvändning.
I både mänskliga och djuriska exempel är beteendemässiga skillnader baserade på detaljerna i den underliggande neurala kretsen. Följaktligen har neurobiologer länge letat efter skillnader mellan hjärnor hos kvinnor och män som kan förklara sexuellt dimorfiska beteenden och, som beskrivs i efterföljande avsnitt, har hittat många exempel. Dessa skillnader i nervsystemet, liksom de beteendemässiga skillnader de ger upphov till, kallas också sexuellt dimorfiska. Tänk dock på att medan hjärnskillnader i djur som gnagare har ofta två distinkta former, hos män och kvinnor varierar dessa neurala skillnader förmodligen längs ett kontinuum.