Varlata produkují mužské hormony, neboli androgeny (nejvýznamnější z nich je testosteron). Ty způsobují nejen to, že se genitálie promění v mužské orgány, ale také organizují mužské chování v prvních etapách života. Pokud v organismu chybí vliv mužských hormonů, vzniknou ženské pohlavní orgány a ženské chování. Ženská anatomie a pravděpodobně i ženské chování jsou tedy defaultním, základním modem.

Oblast mozku, která reguluje mužské a ženské rozmnožovací chování je hypothalamus, podvěsek mozkový, který je spojen s hlavní endokrinní žlázou. U samců krys je hypothalamus podstatně větší než u samiček a rozdíl v jeho velikosti je dán vlivem hormonů. Pohlavní orientace a totožnost má tedy zřejmě významný biologický komponent.

Hlavní rozdíly v intelektuálním fungování mozku mezi muži a ženami jsou zřejmě v různých druzích schopností, nikoliv v celkové úrovni inteligence (měřené jako IQ). Někteří lidé umějí velmi dobře zacházet se slovy, jiní dobře zpracovávají vnější podněty. Dva různí jedinci mohou mít různé poznávací schopnosti, které odpovídají téže úrovni inteligence.

Muži jsou většinou lepší než ženy při vykonávání určitých prostorových úkonů. Zejména mají muži lepší výsledky v testech, které požadují, aby si zkoušená osoba představovala prostorovou rotaci určitého předmětu. Muži jsou také lepší při testech, týkajících se matematické argumentace a při hledání cesty na mapě. Muži jsou také lepší při směrování či chytání projektilů.

Ženy jsou většinou lepší v testech, které měří paměťovou schopnost vybavovat si slova, a v testech, kdy mají zkoušené osoby nalézat slova, začínající určitým písmenem anebo splňující nějakou jinou podmínku. Ženy jsou také lepší než muži při rychlé identifikaci totožných předmětů. Ženy lépe vykonávají určité precizní manuální úkony, jako například umisťování kolíčků do určených děr v tabuli.

Při testech, které se týkaly intepretace map, se ukázalo, že zatímco muži se mapu naučili rychleji a s menším množstvím omylů, ženy si pamatovaly větší množství výrazných rysů na cestě, například charakteristické budovy, atd. Vyplývá z toho, že ženy využívají charakteristických rysů krajiny k orientaci.

I jiné zkoušky dokázaly, že ženy jsou schopnější než muži zapamatovat si předměty, rozmístěné v prostoru. Vědci zkoumali schopnosti lidí zapamatovat si předměty a jejich umístění v určitém prostoru - v místnosti či na stole. Při těchto studiích si ženy pamatovaly lépe než muži, které předměty změnily místo. Ženy si také lépe než muži pamatovaly umístění obrázků na kartách.

Průměrné rozdíly mezi pohlavími při poznávacích schopnostech se však velmi liší - mohou být velmi malé i velmi velké - a existují muži i ženy, jejichž schopnosti se velmi podobají schopnostem opačného pohlaví.

Ukazuje se, že rozdíly v poznávacích schopnostech mezi chlapci a dívkami existují už ve velmi malém věku. Tří až čtyřletí chlapci uměli lépe zaměřovat a mentálně obracet postavičky na ciferníku hodin než dívky téhož věku. Malé dívky však byly schopny si daleko lépe než chlapci pamatovat seznamy slov.

Vědci zjistili že obdobné tendence existují i u zvířat. Samičky krys dávaly také přednost využívání výrazných rysů prostoru při orientaci.

Přítomnost hormonů je pro vznik mužských či ženských charakteristik nesmírně důležitá. Když se odstranil u nově narozených samců vliv pohlavních hormonů jejich kastrací, anebo jestliže se podávaly hormony nově narozeným samičkám, vedlo to u dospělých zvířat k naprosté změně chování. Samci bez hormonů se chovali jako samičky, samičky s hormony se chovaly jako samci.

Zvlášť přesvědčivé jsou důkazy o tom, že rozdíly v pohlaví určují hormony, ve studiích dívek, které byly v prenatální či neonatální fázi vystaveny velkému množství androgenů. (K tomu může dojít v důsledku genetického defektu.) Následnou maskulinizaci pohlavních orgánů lze opravit chirurgicky, avšak důsledku prenatálního ovlivnění mozkových struktur se už nedají změnit.

Zajímavé je, že dívky, postižené velkým množstvím androgenů, si v dětství hrály daleko víc jako chlapci, totiž nikoliv s panenkami, ale s auty. Tyto dívky pak projevovaly zájem o typicky mužské činnosti a zaměstnání.

Jiné studie ukázaly, že matematické schopnosti jsou charakteristickou vlastností mužů, zejména na horním konci škály, kde muži daleko překonali schopnosti žen.

Velmi zajímavým zjištěním je to, že se poznávací schopnosti jednotlivých lidí mohou měnit v důsledku hormonálních změn během života. Bylo zjištěno, že se schopnosti žen vykonávat určité úkony mění podle toho, jak se během menstruačního cyklu mění koncentrace estrogenu v jejich těle. Vysoká koncentrace tohoto hormonu je spojována s relativně potlačenými prostorovými schopnostmi, a zároveň se zvýšenými řečovými schopnostmi a se zvýšenou manuální obratností. Muži se lépe orientují v prostoru na jaře, kdy je množství testosteronu v jejich těle nižší.

Je známo, že pro většinu lidí je levá mozková polokoule řečovým centrem a pravá pro určité percepční a prostorové funkce. Vědci, zkoumající rozdíly mezi pohlavími, usuzují, že pravá a levá mozková hemisféra jsou asymetričtěji organizovány pro řečovou a prostorovou funkci u mužů než u žen.