随着性别的分化，男性胎儿和女性胎儿的大脑也开始以不同方式发育。在下丘脑、激素中心以及前脑和中脑的“中转站”部位可以看出明显的不同。这里控制着大量的身体机能，如性觉醒、饥饿感、干渴感、对于冷热的感知和应急反应。一组针头大小的细胞，也即所谓的“下丘脑区第三间隙核”，被认为是控制性欲望的。当男孩和女孩还处在婴儿期时，这组细胞的大小是相同的；但男孩到了10岁时，这组细胞开始成长，而且，男孩进入青春期后该部位的神经细胞是女孩的2.5倍。
关于男性和女性大脑差异，最易引发争论的是连接左右半脑之间的神经纤维束数量的差异。女性大脑中胼胝体这个连接左右半脑的桥梁明显要比男性的大，这也可以解释男性和女性在思维方式上的差异。女性会同时运用大脑左右半球，而男性却通常只能调用一个半球的信息。
也有研究表明女孩的左半脑发育速度要比男孩快，也正因为如此，男孩学习说话的时间通常比女孩晚。负责空间和视觉方面感知的右半脑则会在女孩身上发育得较晚，这也是女孩的空间方位感比较差的原因。
即使是在怀孕期间，女婴的身体骨骼发育也要比男婴提前3周。在出生时，女婴在身体发育上已经比男婴提前4~6周了。而在青春期，大部分女孩比她们的男性同学在身心发育上至少提前两年，这是毫无疑问的。
先天差异
男孩出生所需的时间要比女孩平均长一个半小时，这已经形成规律，也许是因为男孩的平均体重比女孩重5%。如果一个女婴看起来比较开心，可能是由于她出生的过程比较顺畅，没有经历多少痛苦。据估计，1987年，芬兰新生男婴的出生危险在阿普加评分上要比女孩高20%。(阿普加评分是由美国医生弗吉尼亚·阿普加发明的一项指标，它包括一系列新生儿的重要信息：呼吸、脉搏、肤色、外表、反应。)在早产儿中，女婴出现精神障碍、感染疾病或发生其他事故的概率要比男婴低。而且，女婴的父母比较幸运的是：女婴比男婴更健壮、更有活力。究其原因，我们只能从已知的对男女婴儿身体状态产生影响的因素来进行推测，但可以肯定的是，皮质醇(一种激素)和睾丸素会使男孩的免疫系统更加脆弱。
也许女婴出生后对外界环境的适应性更好，并且与亲人进行眼神交流的时间较长，这些都可能是女婴身体抵抗力更强的原因。同时，女婴对噪音的反应和对房间里其他人的反应会更强烈，她们哭得比男婴少，并且更容易平静下来。