تراوحت سعة دماغ هومو هابيليس في العينات المعروفة تقريباً بين ٥٠٠ و٧٠٠ سنتيمتر مكعب، فكانت أكبر في المتوسط من سعة دماغ معظم أنواع الأسترالوبيثيكوس، مع وجود تداخل بينهما. ولا يصح القول إن هومو هابيليس امتلك قطعاً أكبر دماغ بين جميع أشباه البشر السابقين، لأن أحجام الجماجم تختلف بين العينات وتظل بعض التصنيفات محل خلاف.