Allosauruksen aivot, kuten tulkitaan endokastian spiraali-CT-skannauksesta, olivat yhdenmukaisempia krokotiilien aivojen kanssa kuin muiden elävien arkosaurusten, lintujen. Vestibulaarisen laitteen rakenne osoittaa, että kallosta pidettiin lähes vaakasuorassa, toisin kuin voimakkaasti ylöspäin tai alaspäin. Sisäkorvan rakenne oli kuin krokotiililla, joten Allosaurus olisi todennäköisesti voinut kuulla alhaisemmat taajuudet parhaiten, ja hänellä olisi ollut vaikeuksia hienovaraisten äänien kanssa. Hajulamput olivat suuria ja näyttävät sopivan hyvin hajujen havaitsemiseen, vaikka hajujen arviointialue oli suhteellisen pieni. Kysymys: Mitä vestibulaarinen laite osoitti Allosauruksesta?
Pääkalloa pidettiin lähes vaakasuorassa.