วาฬสเปิร์มมีสมองใหญ่สุดและหนักราว 8 กก.สมองช้างหนักกว่า 5 กก. เล็กน้อยสมองโลมาปากขวดหนัก 1.5-1.7 กก.เทียบกับสมองมนุษย์ที่หนักราว 1.3-1.5 กก.ขนาดสมองมักจะเป็นไปตามขนาดร่างกายแต่ก็ไม่ได้เป็นไปตามสัดส่วน คือ อัตรามวลสมองต่อมวลร่างกายจะต่าง ๆ กันอัตราสูงสุดพบในหนูผี[34]

ค่าเฉลี่ยน้ำหนักสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมดเป็นไปตามกฎ power law (คือ y = k a {\displaystyle y=k^{a}} ) โดยมีเลขชี้กำลังราว ๆ 0.75[35]การเป็นไปตามกฎเช่นนี้ก็มีเหตุผลที่ดี เพราะขนาดร่างกายสัมพันธ์กับความยาวร่างกายตามกฎนี้โดยมีเลขชี้กำลัง 0.33 และขนาดร่างกายสัมพันธ์กับพื้นที่ผิวของร่างกายโดยมีเลขชี้กำลัง 0.67แม้จะไม่มีคำอธิบายสำหรับค่า 0.75แต่ก็น่าสนใจว่ามีค่าทางสรีรภาพบางอย่างที่สัมพันธ์กับขนาดร่างกายด้วยเลขชี้กำลังที่ใกล้ ๆ กัน เช่น อัตราเมแทบอลิซึมพื้นฐาน (basal metabolic rate)[36]

สูตรในกฎนี้ใช้กับสมองโดยเฉลี่ยของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมด แต่สัตว์แต่ละวงศ์ (เช่น เสือและแมว สัตว์ฟันแทะ ไพรเมต เป็นต้น) ก็จะมีค่าต่างไปบ้าง ซึ่งทั่วไปสะท้อนถึงความซับซ้อนทางพฤติกรรม[37]ไพรเมตตามขนาดร่างกาย มีสมองใหญ่เป็น 5-10 เท่าตามที่สูตรนี้พยากรณ์สัตว์ล่าเหยื่อมักจะมีสมองใหญ่กว่าสัตว์ที่เป็นเหยื่อของมันสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมใน Infraclass "placentalia" โดยมากมีสมองที่ใหญ่กว่าสัตว์มีกระเป๋าหน้าท้อง เช่น โอพอสซัมค่ามาตรฐานที่ใช้ประเมินขนาดสมองจริง ๆ เทียบกับขนาดที่คาดหวังจากขนาดร่างกายเรียกว่า encephalization quotient (EQ)[upper-alpha 2]ซึ่งของมนุษย์อยู่ที่ระหว่าง 7.4-7.8[41]

แม้ขนาดสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอาจใหญ่ขึ้น แต่ก็ใช่ว่าส่วนย่อยทุก ๆ ส่วนจะใหญ่ขึ้นในอัตราเดียวกัน[42]โดยเฉพาะก็คือ ยิ่งสมองใหญ่เท่าไร เปลือกสมองก็มีสัดส่วนใหญ่ขึ้นเท่านั้นดังนั้น ในสัตว์ที่มีสมองขนาดใหญ่สุด โดยมากจะเป็นเปลือกสมอง และนี่ไม่ใช่เพียงแค่มนุษย์เท่านั้น แต่สัตว์อื่น ๆ ก็เช่นกัน ดังที่พบในปลาโลมา วาฬ และช้างเป็นต้น สมองได้ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ ใน ประวัติวิวัฒนาการสองล้านปีของ Homo sapiens แม้จะอธิบายได้เป็นบางส่วนว่า เพราะร่างกายใหญ่ขึ้น[43]แต่ก็มีความแตกต่างที่อธิบายอย่างเป็นระบบได้ยาก โดยเฉพาะก็คือ การปรากฏขึ้นของมนุษย์ปัจจุบันเมื่อ 300,000 ปีก่อน ซึ่งมีร่างกายเล็กลงแต่มีสมองใหญ่ขึ้นถึงกระนั้น มนุษย์นีแอนเดอร์ทาล ซึ่งสูญพันธุ์ไปราว 40,000 ปีก่อน ก็มีสมองใหญ่ยิ่งกว่ามนุษย์ปัจจุบัน[44]

นักวิจัยบางส่วนคิดว่า งานวิจัยให้ความสนใจกับขนาดสมองมากเกินควรเช่น บางคนอ้างว่า ปัจจัยอื่น ๆ นอกจากขนาดมีสหสัมพันธ์กับเชาวน์ปัญญาที่ยิ่งกว่า เช่น จำนวนเซลล์ประสาทในสมองและความเร็วของเส้นประสาทที่เชื่อมต่อกัน[45]พวกเขายังชี้ด้วยว่า เชาวน์ปัญญาไม่ได้ขึ้นเพียงกับปริมาณเนื้อเยื่อในสมอง แต่ขึ้นกับรายละเอียดทางโครงสร้างของมันด้วยเช่น มันชัดเจนแล้วว่าพวกนกกา นกเรเวน และนกแก้วแอฟริกาเทา (Psittacus erithacus) เป็นสัตว์ฉลาดแม้จะมีสมองเล็ก

แม้มนุษย์จะมีค่า encephalization quotient[upper-alpha 2] สูงสุดในบรรดาสัตว์ที่ยังเหลืออยู่ แต่ค่านี้ก็ไม่ได้นอกรีดนอกรอยจากสัตว์พวกไพรเมตเทียบกับลิงกอริลลาที่ออกนอกรีดนอกรอย คือมีอัตราที่น้อยกว่าตามคาด[46][47]มีค่าวัดทางกายภาพอื่น ๆ ที่สัมพันธ์กับขนาดสมองในประวัติวิวัฒนาการของมนุษย์ เช่น ฐานกะโหลกศีรษะ[upper-alpha 3]โค้งมากขึ้นเมื่อสมองมีขนาดใหญ่ขึ้นเทียบกับกับความยาวของฐานกะโหลก[48]