El cervell d'Allosaurus, tal com s'interpretava a partir de l'escàner de TC en espiral d'un endocast, era més consistent amb els cervells de cocodril que els dels altres arcosaures vius, els ocells. L'estructura de l'aparell vestibular indica que el crani es mantenia gairebé horitzontal, a diferència de fortament inclinat cap amunt o cap avall. L'estructura de l'oïda interna era com la d'un cocodril, i així Allosaurus probablement podria haver sentit millor les freqüències més baixes, i hauria tingut problemes amb els sons subtils. Els bulbs olfactius eren grans i semblen haver estat ben adaptats per detectar olors, tot i que l'àrea per avaluar olors era relativament petita. Pregunta: Què va demostrar l'aparell vestibular sobre Allosaurus?
El crani es va mantenir gairebé horitzontal