Kết quả [[chụp cắt lớp vi tính]] [[nội đúc]] não ''Allosaurus'' cho thấy nó có nhiều nét tương đồng với [[crocodilia]]n hơn là chim. Qua cấu trúc [[hệ tiền đình]] của nó, người ta biết được, ở trạng thái nghỉ, hộp sọ ''Allosaurus'' nằm ngang, không chúc lên hay chúc xuống. [[Tai trong]] ''Allosaurus'' cũng giống như crocodiliancá sấu, vì thế có lẽ nó nghe tốt nhất là ở tần số thấp, và gặp khó khăn với những âm thanh nhỏ. [[Hành khứu giác]] thì lớn, có vẻ như rất thích hợp cho việc đánh hơi, mặc dù vùng xử lý thông tin mùi khá là nhỏ.<ref name=SWR99>{{cite journal |last=Rogers |first=Scott W. |year=1999 |title=''Allosaurus'', crocodiles, and birds: Evolutionary clues from spiral computed tomography of an endocast |journal=The Anatomical Record |volume=257 |issue=5 |pages=163–173 |url=http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/68500945/PDFSTART |format=PDF |doi=10.1002/(SICI)1097-0185(19991015)257:5<162::AID-AR5>3.0.CO;2-W | pmid = 10597341 }}</ref>
