Presentamos un análisis cuantitativo del dimorfismo sexual y la variación geográfica en el cráneo de Myotis nigricans (Schinz, 1821), evaluado mediante morfometría geométrica. Se investigaron las diferencias de tamaño y forma de los cráneos utilizando 30 puntos de referencia trazados en imágenes bidimensionales de vistas laterales y ventrales. Los resultados de la morfometría geométrica revelaron dimorfismo sexual en el tamaño del centroide del cráneo en ambas vistas. Las hembras fueron más grandes que los machos. Sin embargo, no se observó dimorfismo sexual en la forma del cráneo de M. nigricans. Se detectó variación geográfica en el tamaño y la forma del cráneo. Los especímenes del sur de Brasil fueron significativamente más grandes que los especímenes de Ceará solo en la vista lateral. Las diferencias en la forma del cráneo fueron estadísticamente significativas en ambas vistas: los especímenes del sur de Brasil fueron brevirostri y presentaron un cráneo más expandido en la región posterior, mientras que los especímenes de Ceará fueron longirostri y no presentaron expansión en la caja craneana. Los factores ecológicos que explican estos fenómenos se discuten en el texto.