ร่องสมองกลีบขมับส่วนบน (อังกฤษ: Superior temporal sulcus, sulcus temporalis superior) เป็นร่องสมอง (sulcus) ที่แยกรอยนูนสมองกลีบขมับส่วนบน (superior temporal gyrus) จากรอยนูนสมองกลีบขมับส่วนกลาง (middle temporal gyrus) ในสมองกลีบขมับร่องสมองกลีบขมับส่วนบนเป็นร่องสมองแรกใต้ร่องด้านข้าง (lateral fissure)ส่วนของสมองนี้มีหน้าที่เกี่ยวข้องกับการรับรู้สิ่งที่คนอื่นกำลังเพ่งดูอยู่ (ที่เรียกว่า joint attention)[1] และดังนั้นจึงมีความสำคัญในการกำหนดว่า ผู้อื่นกำลังมีอารมณ์ความรู้สึกเพ่งเล็งไปที่อะไร นอกจากนั้นแล้ว ยังมีส่วนเกี่ยวข้องกับการรับรู้การเคลื่อนไหวทางชีวภาพ (biological motion[2])[3] และในบุคคลปกติผู้ไม่มีโรคออทิซึม ร่องสมองกลีบขมับส่วนบนจะเริ่มทำงานถ้าได้ยินเสียงมนุษย์[4]