以受精卵为起点，人类大脑从无到有到极度复杂化，已是一个可以研究的过程。卵子受精后大约12天出现神经元。一个月后，简单的大脑已经形成。第二个月，大脑出现快速生长，比其他所有器官都更快。第三个月是决定细胞神经元数量的关键时期，在长达一个多月的时间里，神经元都在不断分裂，在这段时间提供充足的营养，大脑将会得到更好的发育，所以，孕妇的早期营养保障非常重要。
接下来，神经元继续不断增生并分布到恰当的位置，像洋葱一样层层堆积起来，一共会堆起六层，到胎儿9个月时，一个完整的大脑已基本装配就绪。这么大的脑袋，对母亲已经形成了威胁，余下的生长要移到体外进行。
在出生后的两个半月直到两岁之间，婴儿的大脑再次迅速增大，这一时期是神经元形成连接的高峰期，同时也是婴儿接受大量外界知识的时间。新世界的各种声光信号一拥而至，婴儿神经连接同步爆发，速度是如此之快，仅仅唱一支儿歌的时间，他们的大脑已经长出十几万个连接。半年之内，小家伙的大脑要增大一倍以容纳新增的神经连接。接下来几年，脑袋仍然保持快速增长，大概到5岁时，已非常接近成年大脑了。而他们的身体远远没有跟上大脑发育的速度，使得小孩看起来都是大头娃娃。这是聪明的发育策略，他们选择首先发育至关重要的大脑，以便拥有更长的学习时间，为掌握更多生存技能打下基础。至于身体迟些发育，并不是大不了的事情，因为大多数事情都可以由父母代为完成。
令人吃惊的是，人的大脑几乎不会完全停止发育，就算是20岁以后的成年人，只要不停止用脑，还会有新的神经元和神经连接持续生成，且不同的刺激可以引发不同的大脑生长方式。事实证明，大脑存在高度可塑性，反复练习确实可以提高某方面的能力，这也是人类巨大潜力的源泉。或许我们可以通过不断的努力，不停地从一个人变成另一个人，直到让所有人刮目相看。
如果仅从解剖学角度观察大脑，可以说平淡无奇。吃过猪脑的人都知道，大脑像一块豆腐，而且是质量很差的豆腐，没什么味道。事实上，大脑的精细结构极度复杂，成人大脑约有100多亿个神经元，和700万平方公里的亚马孙雨林中的树木数量相近，另外还有1000多亿个神经胶质细胞，那就相当于10个亚马孙雨林的树木了。每个神经元与其他神经元之间都存在几万甚至十几万个连接，如同亚马孙雨林中的树叶般密集，彼此形成了极其繁杂的神经网络。眼睛、耳朵、皮肤等感官收集的信号，就在网络之间传递、储存、回忆，最终形成意识和知识。脑袋越大，可以容纳的知识就越多，但这并不表明脑容量可以决定一切。
脑容量是表示脑袋大小的重要指标，常被用来衡量不同动物的脑部发育情况。黑猩猩和人类体重相近，脑容量却只有400毫升左右，简直装不下一瓶白酒，而人类的脑壳可以装下大约三瓶白酒，当然，那并不是酒量大小的物质基础。
因为脑容量小，黑猩猩几乎没有额头，它们眼睛上面就是头发，外加几道皱纹，看上去老态龙钟，表情木讷，毫无情趣可言。人类则不然，眼睛上面有好大一块裸露的皮肤，被颅骨撑得发亮，明摆着是一块光闪闪的招牌，上面似乎写着几个大字：我很聪明。
人类的脑袋不只在灵长类中可以称王，在哺乳动物中也首屈一指。当身体尺寸大致相同时，人类的大脑约为其他哺乳动物的7倍。当然，我们不应该和大象或鲸鱼比大小，它们的脑袋大小约是人类的6倍，那只是因为庞大的身躯需要庞大的脑袋。
我们很容易形成这样的观念，脑袋越大的动物越聪明，但只要换个角度解读，就会得出完全不同的答案。以蚂蚁为例，它们的脑袋确实很小，我们有理由鄙视其为蝼蚁之辈，它们简直都谈不上拥有脑袋。不过，生物学道理很简单，脑袋小并不是被上帝抛弃的结果，而是身体大小决定了神经元的数量，如果蚂蚁拥有人类这么大的脑袋反而是负担。
蜜蜂会同意这种观点，它们的大脑只有1立方毫米，约100万个神经元，但仍然能做很多复杂的事情——战斗、采蜜、互相交流、饲养后代、保洁巢穴等，有时也需要抓紧时间交配，甚至在蜂巢中争风吃醋。有人认为，蜜蜂甚至比婴儿的学习能力都强。换句话说，它们脑袋虽小，但并没有影响生活和繁殖。
时常被人类鄙视的老鼠等啮齿类动物，比人类出现得更早，但依然獐头鼠目，那是由于啮齿类动物的大脑结构与灵长类完全不同。它们的神经元大小与脑容量成比例增长，因此，容量增大并不能使神经元数量增多。既然如此，为什么还需要大脑袋呢？
这种机制还约束了啮齿类动物的体型，体型越大，需要的脑袋也越大。既然脑袋大不了，体型相应也大不了。正因为如此，现在的啮齿类动物都是小个子。
假如小鼠想要拥有与人类相同的处理能力，脑袋需要比人脑大出6倍，显然，对于它们来说，顶着10升水桶那么大的脑袋是不可能的任务，所以只能接受较小的脑袋。重要的是，那么小的脑袋已经够用了，它们生活得很好，繁殖也很成功，总体数量比人类还多，何况人家一直生活在恶劣的环境中。
所以，脑袋并不是越大越好，那只是身体应对环境的工具而已，超出标准的工具就会变成累赘。如果脑袋真的越大越好，每种动物都应该努力放大自己的脑袋，这个世界将存在各种智慧生物与人类一较高下的奇幻局面。但事实却是，更大的脑袋可能会带来更大的麻烦，因为那可能需要付出更大的代价。
大脑袋除了造成生育困境，还会消耗更多的能量和营养，而动物摄取营养的能力与消耗水平基本已饱和，一旦提出了额外的物质需求，就需要其他部位做出相应的牺牲。也就是说，脑袋变大可能需要以其他器官变小为前提。
有一种小小的孔雀鱼被选作实验动物，用以测试大脑与其他器官的比例关系。之所以选中孔雀鱼，不只是为了观赏，主要是这种漂亮的小东西竟然有简单的数学计算能力，基本可以作为智力的参考指标。
孔雀鱼与其他鱼类的产仔方式不同，它们可以直接生出小鱼，这种生育方式叫作卵胎生，后代数量非常明确，生下几个就是几个，和产卵后体外孵化的方式完全不同，可以更方便地计算生育效率。
研究人员运用人工选择得到了脑袋更大的孔雀鱼，结果发现，在脑袋增大的同时，它们的肠道都有不同程度的缩小，且缩小比例大大超过脑袋增加的比例，提示增大脑袋代价更高，甚至是增加肠道代价的两倍。这给孔雀鱼带来了严重的影响，它们有时虽然表现得更聪明，但因为肠道吸收能力降低，营养水平跟不上，结果导致后代数量明显不足。这是典型的得不偿失，人类也无法逃脱这种制约。
很多动物，特别是食草动物，肠道都是百转千回的。而人类的肠道明显缩短，那正是脑袋增大的代价。好在优秀的大脑可以展开更有效的捕猎和采集活动，人类可以吃到更为精细、容易消化的食物，因而获取更为丰富的营养回报，对肠道的依赖性也比牛马等动物大为降低。这是典型的拆东墙补西墙的策略，却收到了意外的效果——脑袋越大，肠道越短，我们的身材也就更加好看。
现在看来，很多动物都面临着营养与智力的平衡问题，只有人类能够承受意外损失，从脑袋增大中得到的好处远大于损失。