直立行走給人類帶來了強烈的狩獵慾望，狩獵水平因此不斷得到提高，人類吃到的肉食越來越多，營養水平持續改善帶來了全方位的好處，為更加高大的身體奠定了物質基礎。而複雜的身體需要複雜的大腦，這對於野外生存來說至關重要。可是在非洲大草原上，所有動物都與人類一起經過生死磨鍊，很難輕易捕捉到手，守株待兔只是寓言。我們沒有獅子那樣強健的體魄，也沒有豹子閃電般的速度，幸好我們擁有非凡的大腦和長途追殺能力，可以有計劃地集體捕獵、設定陷阱、使用棍棒和骨頭作為武器等。我們吃到的東西更多，從昆蟲到羚羊，從蚯蚓到渡渡鳥，來者不拒。而豐富的營養更加有效地回饋了大腦，這是一個明顯的良性迴圈，大腦的反應速度得以不斷提高。只有反應能力與對手匹配，才能適應更加險惡的環境，吃到更多的食物，當然還要避免被別的動物吃掉。
一個有趣的事實支援了這一理論。在現有的野生動物中，在相近體重條件下，食肉動物的大腦比食草動物更具明顯優勢，所以，食肉動物總能吃到食草動物。出現這種情況可能有幾方面的原因，比如只有吃肉才能支撐起更大的腦袋；或者捕獵需要更強的智力；或者原因出在食草動物身上，由於食物得來全不費工夫，它們根本不需要花費代價增加大腦容量，一個大腦袋在逃跑時也累贅不是？
此前南美洲是一片與世隔絕的大陸，生活著很多食草動物，沒有高階食肉動物。食草動物沒什麼好擔心的，在漫長的進化歲月裡，它們完全不思進取，大腦沒有任何增大的表現，結果當高階食肉動物從北美跨過巴拿馬海峽來到南美時，那些腦袋很小、毫無警惕性的食草動物經不起食肉動物的胡吃海塞，很快就被吃完了。
但無論食草動物還是食肉動物，大腦都沒有發展到人類的水平，它們缺乏直立行走這個重要的前提，因而缺乏刺激大腦進化的後續因素。在諸多後續因素中，最重要的是雙手。雙手除了作為萬能工具，還負責感覺與撫摸，對促進情感交流起到重要作用，輕輕捏捏臉頰和甩手一個大嘴巴，足以表達完全不同的含義。敏感的雙手還可以感受更多的神經訊號，並實時傳回大腦請求獎賞。透過撫摸或觸碰，雙手還可以對物體的輕重、粗細、冷熱等指標做出基本判斷，所有這些感知內容都會產生巨大的資訊量，需要大腦迅速加以理解並做出反應。
大腦的反應水平與雙手的感知水平同步進化，這已被化石記錄所證明。人類學會使用石器以後，腦容量隨之增加了一倍。這是因為控制雙手的大腦區域所佔比例極大，僅次於靈巧的舌頭，諸如彈琴、寫字、繪畫等手指活動，都會促使腦血流量明顯增加。無論是精細的手工操作，還是粗暴的徒手搏擊，雙手都必須時時得到大腦的指揮。在格鬥中，出拳方向和速度快慢都要在瞬間得到確認，錯過打擊目標也就意味著成為被打擊目標。
眼睛也在默默地塑造著大腦的能力。在野外生存條件下，眼睛受傷意味著致命的危險，同時也意味著人類在進化過程中對眼睛具有高度依賴性。直立行走的人類視野更加開闊，在大草原上的所見所得和獅子、狒狒等的完全不同。人類捕獲獵物後，可以不依靠嗅覺就順利找到回家的路，但需要大腦的方向辨別能力和定位能力的引導，影象資訊總量因此同步增加，更不要說我們看見的是立體彩色的世界。與數碼相機原理類似，較高質量的影象會佔據較大的儲存空間，照片數量越多、畫素水平越高，對儲存空間的需求也越大。從眼前不斷掠過的豐富影象，對人腦無疑是空前的挑戰，我們必須進化出處理能力更快的大腦，絕不能讓色澤豔麗的影象隨著前進的步伐而上下劇烈抖動，要不你拿著相機邊走邊拍試試？
長頸鹿的視野也很開闊，但仍然無法與人類相比，因為長頸鹿的智力基礎比較薄弱，就好比給科學知識為零的人配備一臺高階天文望遠鏡，他可能會看到眼花繚亂的太空資訊，卻沒有能力進行科學處理，大部分資訊都會被迅速過濾並遺忘，以免佔據過多大腦記憶體，也就不會產生創造性的天文學理論。對它們而言，只有哪裡有食物、哪裡有獅子、哪裡有異性同伴才是有效資訊，它們的大腦處理這些資訊已經足夠，過於複雜的大腦反而會影響它們的生存。一隻仰望天空、沉思宇宙起源之謎的長頸鹿，將很快成為獅子口中的美食，它們至死也不知道大爆炸理論到底是對是錯。
雙手的使用、狩獵的需要、營養的改善和視覺資訊的迅速增加，都只是人腦增大的部分前提。人腦容量的增加是涓滴成河、不拒細流的過程，是海納百川的結果，是各種複雜事件的綜合而不是單一事件的影響，每種因素都對大腦施加了一定的影響。比如雙耳聽力的改進；複雜語言的使用；觸控感覺依賴性的提高；幼態持續導致腦袋變圓；走出非洲時應對複雜氣候條件的需要；非洲草原炎熱的氣候有利於神經元細胞的增殖；人類對火的使用可以在食物攝取量不變的前提下增加營養攝入，這種額外的攝入也給大腦提供了穩定的物質保障等。
圓形的容積最大，因而可以容納更多的腦細胞。人的頭顱也因此與其他動物明顯不同，區別在於人臉比較短，如果長一點兒就會被諷刺為驢臉。短臉顯得圓而可愛，根本的原因是較短的臉不至於讓腦袋有前傾的趨勢，頂在脖子上就更省力氣，否則，時常要用雙手去扶正自己的腦袋，就像扶一頂尺寸過大的帽子，無論如何也是極其尷尬且危險的事情。
圓臉還使頸部的肌肉省去了很多牽引力，使得我們的脖子不會變成“肌肉串”。我們的脖子是優秀的脖子，得益於我們的腦袋可以被穩穩地頂在上面。黑猩猩的脖子又短又粗，要用很多肌肉把腦袋綁穩當，因為綁得太結實，腦袋就很難轉動，結果轉頭時需要把身子一同轉過來，否則，脖子上的肌肉就要消耗更多的能量，這樣就根本談不上什麼顧盼生輝。而人類可以方便地左顧右盼，動作不到位時，還會被當作賊頭賊腦。
資訊量的大幅增加促使智力迅猛發展，進而成為個體競爭的重要武器，這場競爭不以槍炮和肌肉為主要內容，而以智力與技巧為決勝指標，聰明的人無疑會得到更多的資源。而這又將腦袋升級為性選擇的重要參考依據，就像是孔雀的尾巴，只不過這次頂在了頭上，更大的腦袋就像是更漂亮的尾巴，容易在性選擇中獲得更多的配偶。
隨著大腦基因研究的深入，人們發現了越來越複雜的影響因素，比如猴子、狗等社交性動物，大腦進化速度要比貓等獨居動物更快，因為群居和社交需要更多的溝通與合作，對大腦的要求更高。獨來獨往的動物只要管好自己就行，當然不需要太大的腦袋。而人類無疑是社交能力極強的群居動物，以至於網路時代首先發展起來的就是社交網站，社交的需要已深深植根於生活之中，複雜的社交活動也大幅增加了資訊量，對智力的依賴性更加深刻，這都需要更強大腦的支援。
所有這些因素中，直立行走是變化的根源，資訊量增加是壓力，營養改善是物質基礎，具備了這些要素，大腦完全有理由變大，但不等於必須變大，具體如何變大取決於基因，最直接的生物學基礎仍然是基因突變。
科學家們已經發現了影響大腦發育的基因，這個基因只有100多個鹼基，在其他動物身上非常保守，數億年來很少突變，比如黑猩猩和雞，二者在進化樹上分開了3億多年時間，卻只有2個鹼基變異，說明這個基因非常重要，不可輕易改變。
但是，在幾百萬年前，人類的大腦發育基因卻突然加速突變，比其他基因突變快了70倍，短期內與黑猩猩拉開了十幾個鹼基的差異。進一步的研究發現，這一基因並不表達蛋白，只是對其他基因起到調控作用，相當於一個連鎖開關，開啟以後很多燈光將相繼亮起，人類的進化歷程就這樣充滿了光明。
後來，科學家們又陸續發現了幾個影響大腦發育的基因，有些基因一旦突變，人腦將無法增大，呈現小腦畸形。這種基因在胚胎發生期就產生作用，透過調節神經前體細胞增殖而影響腦容量，使得神經元減少，大腦皮層變薄，從而導致智力下降。特別是最近鑑別出的一個基因更讓人吃驚，當它突變時，人腦就會變回400毫升左右的水平。而這個數字，正是200多萬年前露西的大腦水平。
人腦與猿腦分道揚鑣還有一個重要的途徑，就是賦予舊的基因以新的功能，其中涉及基因的複製與倍增，即所謂基因的新功能化，可以在不改變基因序列的前提下獲得新的性狀。透過基因組測序，研究人員已經瞭解了人類進化過程中的很多基因新功能化事件，都與大腦結構相關。
進一步的研究發現，人類還有一個丟失的基因，現在仍控制著黑猩猩的大腦容量，它位於一個抑癌基因旁邊，並對這個抑癌基因起到調控作用。所謂抑癌基因，就是抑制癌症發生的基因，可以有效控制細胞的分裂與生長，如果抑癌基因失活，細胞分裂將失去控制。極有可能正是這個基因的丟失，導致抑癌基因的活性改變，使得人類大腦神經元增殖提速，智力隨之飛速提升。
另外還有一些零散的證據表明大腦發展的邏輯。約4萬年前發生了一次與腦磷脂相關的突變，而那一時間正好是人類藝術與音樂出現的時期，同時人類也開始大量製造工具，隨後進入新石器時期。6000多年前的一次突變，則暗合了人類書面語言及農業與城市的發展。