हाथी (एशियाई और अफ्रीकी दोनों) में एक बहुत बड़ी और अत्यधिक वलनी नियोकॉर्टेक्स होती है, यही विशेषता मनुष्य, वानर और डोल्फिन की विशिष्ट प्रजातियों में भी पाई जाती है। वैज्ञानिक इसे जटिल बुद्धिमत्ता का संकेत मानते हैं। यह एक जाना माना तथ्य है, इसमें कम से कम एक अपवाद है: एकिडना का मस्तिष्क अत्यधिक विकसित होता है, फिर भी उसे होशियार नहीं माना जाता.
एशियाई हाथी के सेरेब्रल कॉर्टेक्स का आयतन सबसे अधिक होता है, जो सभी मौजूदा स्थलीय जानवरों में एक संज्ञानात्मक विशेषता है। हाथियों के सेरेब्रल कॉर्टेक्स का आयतन संज्ञानात्मक प्रसंस्करण के लिए उपलब्ध होता है जो किसी भी अन्य प्राइमेट प्रजाति की तुलना में अधिक होता है और व्यापक अध्ययन हाथियों को उपकरणों के उपयोग और उपकरणों के निर्माण के लिए संज्ञानात्मक क्षमता के शब्दों में महान वानरों की श्रेणी में रखते हैं।

हाथी का मस्तिष्क अधिक जटिल गायरल प्रतिरूप को दर्शाता है तथा इसमें मनुष्य, प्राइमेट्स या मांसाहारी जानवरों की तुलना में अधिक और असंख्य वलन होते हैं, लेकिन यह केटाशियन से कम जटिल होता है। हालांकि, हाथी के मस्तिष्क की वल्कुट "केटाशियन की तुलना में अधिक मोटी होती है" और माना जाता है कि इसमें उतने ही वल्कुटिय न्यूरोन (तंत्रिका कोशिकाएं) और वल्कुटिय सिनेप्स होते हैं जितने कि मनुष्य में, जो केटाशियन की तुलना में अधिक होते हैं। किसी समस्या का समाधान करने की क्षमता के सन्दर्भ में हाथी को डोल्फिन के समतुल्य माना जाता है, और कई वैज्ञानिक हाथी की होशियारी को केटाशियन के समान स्तर पर रखते हैं; वास्तव में, एबीसी साइंस के द्वारा प्रकाशित 2011 के एक लेख के अनुसार, "हाथी [उतने] स्मार्ट होते हैं जितने के चिम्प [और] डोल्फिन".

हाथियों में परोपकारिता
आत्म-जागरूकता
प्रमस्तिष्क का वल्कुट (सेरेब्रल कॉर्टेक्स)
मस्तिष्क की अन्य विशेषताएं