O fenótipo da síndrome 48, XXYY (referida como XXYY) está associado a anormalidades características mas variáveis de desenvolvimento, cognitivas, comportamentais e físicas. Para discernir o fenótipo neuroanatômico da síndrome, realizamos análises quantitativas e qualitativas em exames de RM do cérebro de 25 homens com XXYY e 92 anos de idade e SES combinados tipicamente com homens XY em desenvolvimento. Quantitativamente, os homens do grupo XXYY apresentaram menores volumes de matéria cinzenta e branca dos lobos frontal e temporal. Em contrapartida, tanto os volumes de matéria cinzenta e branca do lobo parietal quanto os volumes ventriculares laterais foram maiores no grupo XXYY. Qualitativamente, os homens do grupo XXYY tiveram maior incidência de colpocefalia (84% vs. 34%, p ≤ 0,001), lesões de matéria branca (25% vs. 5%, p = 0,007) e corpo posterior fino do corpo caloso (28% vs. 3%, p = 0,001). A especificidade desses achados pode esclarecer o papel dos cromossomos X e Y no desenvolvimento típico e atípico do cérebro e ajudar a orientar futuros estudos das relações cérebro-comportamento em homens com síndrome XXYY.