L'étude des crânes (chargée de science mais aussi de légendes) forme une partie importante de cette discipline.
Le crâne abrite les structures nobles et son étude est prépondérante dans la connaissance du vivant, encore plus dans l’étude des hominidés. L’assemblage de ses structures osseuses très complexes étant relativement robuste il n’est pas rare de retrouver des crâne entier ou des fragments utile pour l’étude.
Le processus de fossilisation étant complexe au-delà de 100 000 ans l’os n’existe plus et est remplacé par une structure minérale, qui peut être daté.
Les ostéopathes pratiquent des techniques crâniennes dans le but de mobiliser les os du crâne et de lever leurs restrictions de mobilité. Pourtant plusieurs études anatomiques indiquent depuis des années que les os du crâne ne bougent plus après l'âge de 12 ans.
Du grec phrenos (diaphragme ; relatif au diaphragme ou à l'esprit), la phrénologie est la discipline qui étudiait la forme des crânes et spécialement leurs « bosses » pour définir les caractères psychologiques de ce dernier. Elle reposait sur la croyance erronée que la conformation du crâne pourrait être corrélée à la physiologie du cerveau et sur les fonctions intellectuelles de l'homme. Inventée par François Joseph Gall, elle connut son heure de gloire au XIXe siècle. Il n'en reste de nos jours que l'expression « la bosse des maths ».
La prise en charge de victimes susceptibles de présenter un traumatisme du crâne nécessite de réaliser et transmettre un bilan spécifique détaillé. Celui-ci se révélera important pour la prise en charge médicale de la victime et le diagnostic de ses lésions.
Selon certaines croyances, le crâne, siège de la pensée, et donc du commandement suprême, serait le chef des quatre centres, par lesquels les chakras schématiseraient une représentation macrocosmique de l'Homme ; les trois autres centres étant situés à la base du sternum, au nombril et au sexe.
Il en est de même chez l'ethnie africaine des Bambaras.
— René Barjavel, La charrette bleue, p. 145, Denoël
Présent dans certaines natures mortes, notamment les vanités, le crâne symbolise le temps destructeur et la vanité de tout attachement humain aux choses périssables. Il peut être également l'attribut de la mélancolie ou connoter la repentance, la méditation et la préparation à la mort (Memento mori). Il est l'attribut de Marie de Magdala dans les représentations de Marie-Madeleine pénitente. Mais le crâne figure aussi au pied de Jésus mort sur sa croix (sur le Mont du Crâne, le Golgotha) en référence au péché qu'il aurait racheté suivant la tradition chrétienne, celui d'Adam, et dont ce serait le crâne.
L'un des exemple les plus commenté de memento mori, figure dans le tableau d'Holbein, les Ambassadeurs, dont une forme allongée barre le tableau et qui s'avère être, quand on observe l'œuvre à un certain angle, l'anamorphose d'un crâne humain.
La tête de mort assortie de deux tibias croisés est l'emblème de la piraterie. C'est également l'icône qui sert d'avertissement pour représenter un danger, par exemple un produit toxique.