年，马列夫制作了一个石膏颅腔模型，并做了初步的脑部形状检查。在2005年，谢尔盖·萨伐黎耶夫（Sergei V. Saveliev）制作了一个聚氨酯颅腔模型，并做了更详细的脑部结构与功能研究。根据暴龙的脑部结构研究，牠们两者的脑部结构相似，只有某些脑神经根部的位置不一样，包含三叉神经与副神经。暴龙科的脑部较类似鳄鱼与其他爬虫类，而较不类似鸟类。特暴龙的脑部体积为184立方公分。脑部的大型嗅球、末端神经、嗅神经，显示特暴龙具有灵敏的嗅觉，这点如同暴龙。犁鼻球大型，而且与嗅球分离，显示可以感应费洛蒙的犁鼻器