Az Allosaurus agya, ahogy az endocast spirális CT-vizsgálatából kiderült, jobban egyezik a krokodilok agyaival, mint a többi élő archosaurus, madáré. A vestibuláris apparátus szerkezete azt mutatja, hogy a koponya szinte vízszintes volt, szemben az erősen felfelé vagy lefelé emeltekkel. A belső fül szerkezete olyan volt, mint a krokodilé, és így az Allosaurus valószínűleg a legalacsonyabb frekvenciákat hallotta volna legjobban, és gondot okozott volna a finom hangokkal. Az illatérzékelő izzók nagyok voltak, és úgy tűnik, hogy jól alkalmasak voltak a szagok észlelésére, bár a szagok értékelésére szolgáló terület viszonylag kicsi volt. Kérdés: Mit bizonyított az Allosaurus vestibuláris apparátusa az Allosaurusról?
A koponyát majdnem vízszintesen tartották.