Paleoneurobiologia è lo studio dell'evoluzione del cervello mediante l'analisi degli endocasti cerebrali per determinare i tratti e i volumi endocranici. Considerata una suddivisione delle neuroscienze, la paleoneurobiologia combina tecniche di altri campi di studio, tra cui la paleontologia e l'archeologia, e rivela intuizioni specifiche riguardanti l'evoluzione umana. Il cranio è unico in quanto cresce in risposta alla crescita del tessuto cerebrale anziché alla guida genetica, come nel caso delle ossa che supportano il movimento. Teschi fossili e i loro endocasti possono essere paragonati tra loro, ai crani e ai fossili di individui recentemente deceduti e anche confrontati con quelli di altre specie per fare inferenze sull'anatomia funzionale, la fisiologia e la filogenesi. La paleoneurobiologia è in gran parte influenzata dagli sviluppi della neuroscienza nel suo complesso; senza una conoscenza sostanziale della funzionalità attuale, sarebbe impossibile fare inferenze sulla funzionalità dei cervelli antichi.[1]
La paleoneurobiologia degli ominidi si riferisce specificamente allo studio dell'evoluzione del cervello esaminando direttamente la documentazione fossile degli esseri umani e dei loro parenti ominidi più stretti (definiti come specie più strettamente imparentate agli umani rispetto agli scimpanzé).[2] I paleoneurobiologi analizzano gli endocasti che riproducono i dettagli della morfologia esterna del cervello impressi sulle superfici interne dei crani.[3]