علم أعصاب الاختلافات الجنسية (بالإنجليزية: Neuroscience of sex differences) هو التخصص الذي يدرس خصائص الدماغ، والتي تُفَرّق بين دماغ الأنثى، ودماغ الذكر. ويعتقد البعض أن الاختلافات بين الجنسين ما هي إلا اختلافاتٍ نفسية، تعكس التفاعل بين الجينات، والهرمونات، وتعاليم المجتمع. وكل هذا بالطبع لهتأثير على نمو الدماغ طوال فترة حياة الفرد.
بعض الأدلة من الشكل الخارجي للدماغ (brain morphology)، ودراسة وظائفه أخبرتنا أننا لا يمكن أن نُطابِق بين دماغيّ الأنثى والذكر، لا من الناحية التركيبية، ولا من الناحية الوظيفية؛ هذا لأن بعض الأجزاء من الدماغ تختلف حسب اختلاف الجنس –أي أنها (ثنائية الجنس_sexually dimorph).
لاحظَ الخبراء أن الأجزاء الجنسية العصبية لدى البشر، لا توجد إلا بشكلٍ متوسط، مع وجود بعض التداخلات. وجدوا أيضًا أنه لم يُعرَق بعد ما مدى تأثير علم الوراثة، أوعلم البيئة على الدماغ حتى مرحلة البلوغ.