Pertanyaan apakah ukuran otak mempengaruhi kecerdasan sangat diperdebatkan dalam sains, dan tidak ada kepastian tentang masalah ini. Ada bukti yang menunjukkan bahwa ukuran otak dapat membuat perbedaan, tetapi ada juga bukti yang menunjukkan bahwa itu bukan faktor yang paling penting. Menurut beberapa ahli, ukuran otak tampaknya lebih penting untuk beberapa jenis kecerdasan daripada yang lain. Ada penelitian di kerajaan hewan yang juga menunjukkan kontradiksi besar mengenai ukuran otak dan kecerdasan di antara spesies yang berbeda, dan ini umumnya membuat para ilmuwan lebih tidak yakin tentang masalah ini.
Hewan yang membuat para ilmuwan paling tidak yakin adalah burung. Banyak spesies burung, terutama yang termasuk dalam keluarga gagak, menunjukkan perilaku sosial yang sangat rumit dan menunjukkan kemampuan penalaran yang kompleks. Mereka umumnya mampu melakukan ini meskipun fakta bahwa otak mereka lebih kecil daripada banyak spesies dengan kemampuan kognitif yang kurang tangguh. Beberapa ahli berpikir ini karena burung memiliki struktur neuron yang sangat kompleks yang memungkinkan otak mereka menjadi lebih efisien.
Ada juga penelitian lain yang menunjukkan hubungan langsung yang kuat antara ukuran otak dan kecerdasan. Studi-studi ini telah memeriksa tes kecerdasan di beragam spesies dan berfokus pada jenis kemampuan pemecahan masalah yang lebih umum. Alasan untuk hasil ini diperdebatkan. Beberapa ahli berpikir bahwa hanya menjadi lebih besar secara fisik menyebabkan hewan membutuhkan lebih banyak kecerdasan untuk beberapa alasan, sementara yang lain berpikir bahwa ukuran otak adalah faktor utama.
Pada manusia, studi tentang ukuran otak dan kecerdasan juga relatif kontradiktif. Misalnya, kebanyakan pria memiliki otak yang lebih besar daripada kebanyakan wanita, tetapi penelitian tidak dapat menemukan perbedaan yang signifikan secara statistik dalam kecerdasan antara pria dan wanita. Ada banyak kasus di mana orang dengan otak yang jauh lebih kecil mampu menunjukkan kapasitas mental yang jauh lebih besar daripada orang dengan otak yang lebih besar. Secara umum benar bahwa ukuran otak dan ukuran tubuh biasanya berhubungan secara proporsional di antara manusia, tetapi kecerdasan dan ukuran tubuh seringkali sama sekali tidak berhubungan.
Beberapa ahli berpendapat bahwa struktur otak, atau mungkin ukuran tertentu dari bagian otak tertentu, lebih berkaitan dengan kecerdasan. Ada juga bukti bahwa ukuran otak berubah berdasarkan pengalaman seseorang, dan ketika orang memperoleh lebih banyak pengetahuan mental, otak mereka mungkin benar-benar tumbuh. Ada banyak bukti yang menunjukkan bahwa ini terjadi selama tahun-tahun masa kanak-kanak ketika orang-orang berkembang, tetapi ada juga beberapa bukti yang menunjukkan bahwa hal itu terjadi setelah orang mencapai usia dewasa juga.