Allosaurų smegenys, interpretuojamos iš spiralinės CT skenavimo iš endocast, buvo labiau suderinamos su krokodilų smegenimis nei kitų gyvų archosaurų, paukščių. Vestibulinės sistemos struktūra rodo, kad kaukolė buvo laikoma beveik horizontaliai, o ne stipriai nukreipta aukštyn ar žemyn. Vidinės ausies struktūra buvo panaši į krokodilų, todėl Allosaurus tikriausiai galėjo geriau girdėti žemesnius dažnius ir turėjo problemų su subtiliais garsus. Kvapo lemputės buvo didelės ir, atrodo, buvo gerai pritaikytos kvapams aptikti, nors kvapų įvertinimo sritis buvo palyginti maža.
kaukolė buvo laikoma beveik horizontaliai