Secara fisik biologis cowok dan cewek tidak saja dibedakan oleh identitas pada jenis kelamin, serta bentuk dan atonomi biologis lainnya, melainkan juga komposisi kimia dalam tubuh. Perbedaan tersebut menimbulkan akibat pada fisik biologis yang tampak mencolok, seperti cowok mempunyai suara besar, berkumis, berjenggot, pinggul lebih ramping, dada yang datar. Sementara cewek mempunyai suara yang lembut bening, dada menonjol, pinggul lebih besar, dan organ reproduksi yang sangat berbeda dengan cowok. Namun terkadang ada beberapa ciri yang tertukar diantara keduanya, tapi itu jarang-jarang.

Menurut Hendrawan Nadesul, otak cewek dan cowok secara genetis berbeda dalam 3 hal yaitu:

1. Sejak lahir kerak otak cewek lebih berkembang daripada kortex cowok. Pengaruh kortex yang lebih tebal itu membuat cewek lebih peka terhadap rangsangan suara.
2. Otak kiri cewek berkembang lebih awal daripada cowok. Sehingga ceweklebih trampil dalam berbicara, menulis, dan membaca. Cewek menggunakan otak kanannya untuk hal2 emosional, sedangkan cowok lebih memanfaatkan untuk hal2 matematis.
3. Jembatan otak pada cewek lebih tumbuh dari pada cowok. Hal ini menyebabkan cara berfikir cewek bisa bebarengan dalam menggunakan kedua belahan otaknya (bisa terintegrasi), berbeda dengan cowok yang berfikir bolak-balik antara kedua otaknya. Sehingga kalo cowok terkena stroke mesti lebih parah.

Sedangkan menurut Michael Guriaan dalam bukunya What Could He Be Thinking? How a Man’s Mind Really Works menjelaskan, perbedaan antara otak cowok dan cewek terletak pada ukuran bagian-bagian otaknya, yaitu:

1. Perbedaan spasial pada otak cowok cenderung berkembang dan memiliki spasial yang lebih kompleks seperti kemampuan perancangan mekanis, pengukuran penentuan arah abstraksi, dan manipulasi benda-benda fisik. Maka tidak heran kalau cowok suka sekali mengutak-atik kendaraan.
2. Perbedaan verbal daerah korteks otak cowok lebih banyak tersedot untuk melakukan fungsi-fungsi spasial dan cenderung memberi porsi sedikit pada daerah korteksnya untuk memproduksi dan menggunakan kata-kata. Kumpulan saraf yang menghubungkan otak kiri-kanan atau corpus collosum otak cowok lebih kecil seperempat ketimbang otak cewek. Bila otak cowok hanya menggunakan belahan otak kanan, otak cewek bisa memaksimalkan keduanya. Itulah mengapa cewek lebih banyak bicara ketimbang cewek. Dalam sebuah penelitian disebutkan, cewek menggunakan sekitar 20.000 kata per hari, sementara cowok hanya 7.000 kata.
3. Perbedaan bahan kimia Otak cewek lebih banyak mengandung serotonin yang membuatnya bersikap tenang. Tak heran jika cewek lebih kalem ketika menanggapi ancaman yang melibatkan fisik, sedangkan cowok lebih cepat naik darah.
4. Pusat memori (hippocampus) pada otak cewek lebih besar ketimbang pada otak cowok. Ini bisa menjawab pertanyaan kenapa bila cowok kok mudah lupa, sedangkan cewek bisa mengingat sesuatu secare detail.