大腦的大小是解剖學、生物人類學、動物科學和進化領域的一個常見研究課題。 大腦容量有時按重量測量，有時按體積測量（通過 MRI 掃描或顱骨體積）。 神經成像智力測試可用于研究大腦的體積測量。 關于智力測試，一個經常被研究的問題是大腦大小與智力的關系。 這個問題頗具爭議，將在情報部分進一步討論。 腦容量和腦容量的測量不僅對人類很重要，對所有哺乳動物也很重要。

在人類中，右腦半球通常比左腦大，而小腦半球的大小通常更接近。 成年人腦的平均重量約為 1.5 千克（3.3 磅）。 男性的平均體重約為 1370 克，女性約為 1200 克。 男性的體積約為 1260 立方厘米，女性的體積約為 1130 立方厘米，盡管個體差異很大。 另一項研究認為，成年人腦重量為 1,300-1,400 克，新生兒為 350-400 克。 有一系列的體積和重量，而不只是一個可以明確依賴的數字，如體重。 同樣重要的是要注意，個體之間的差異不如物種內的差異重要，因為總體差異要小得多。 種間和種內變異的機制也不同。

從早期的靈長類動物到原始人，最后到智人，大腦逐漸變大，除了已滅絕的尼安德特人，他們的大腦尺寸超過了現代智人。 人類大腦的體積隨著人類的進化而增加（參見人科），從能人的大約 600 立方厘米到尼安德特人的 1680 立方厘米，這是大腦尺寸xxx的原始人。 腦容量的增加在尼安德特人身上停止了。 從那時起，在過去的 28,000 年里，大腦的平均大小一直在縮小。 一項研究表明，這種腦容量的減少出人意料地是最近發生的，發生在過去 3,000 年，而不是過去 28,000 年。 男性的顱骨容量從約 1,550 立方厘米減少到約 1,440 立方厘米，而女性的顱骨容量從約 1,500 立方厘米縮小到約 1,240 立方厘米。 現代智人樣本量更大的其他來源發現，男性的顱骨容量大致相同，但女性的顱骨容量更高，約為 1330 立方厘米。 然而，一項重新分析研究中使用的數據的研究表明，在過去的 3,000 年中大腦尺寸有所減小，表明大腦尺寸在這段時間跨度內沒有減小，也沒有像其他研究所建議的那樣在 300 ka 內減小。 它得出的結論是，樣本需要足夠具體，才能在不同時間和人群中檢驗假設。

Homo floresiensis 是來自印度尼西亞弗洛勒斯島的一種人科動物，其化石可追溯到 6 萬至 10 萬年前。 盡管它在人類系統發育中處于相對衍生的位置，但其頭骨的 CT 成像顯示其腦容量僅為 417 立方厘米，甚至小于據信早已滅絕的能人（大約 165 萬年前）。 . 據信，大腦尺寸出現這種退化的原因是島嶼綜合癥，在這種情況下，島嶼物種的大腦因捕食風險降低而變小。 這是有益的，因為它可以降低基礎代謝率而不會顯著增加捕食風險。

近年來，已經進行了一些實驗，得出大腦大小與導致小頭畸形的基因突變相關的結論，小頭畸形是一種影響大腦皮層體積的神經發育障礙。

2021 年的一項研究提出，最近 3,000 年來大腦體積的縮小是知識外化和群體決策的結果，部分原因是分布式認知、社會組織、勞動分工和信息共享等社會系統的出現。 一項 2022 年的研究重新分析了研究中使用的數據，駁斥了他們的結論，即大腦大小在過去 3,000 年中確實有所減少。

腦積水的特殊病例，例如約翰·洛伯 (John Lorber) 于 1980 年報告的病例和對老鼠的研究表明，即使大腦很小，也可能具有相對較高的智力水平和相對正常的功能。 目前尚不清楚可以從此類報告中得出什么結論——例如關于大腦容量、冗余、力學和尺寸要求的結論。

尋找大腦大小的種族或民族差異的努力通常被認為是偽科學的努力，并且傳統上被認為是平局。