Dmanisista peräisin oleva viidennen hominiinin kallo (kallo D4500 ja alaleuka D2600) on massiivisesti rakennettu, ja siinä on suuret kasvot ja hyvin pienet aivot. Ensimmäistä kertaa Homo-klaadin basaaliselta jäseneltä dokumentoituja piirteitä ovat mm. kallonpään tilavuuden ja kallonpohjan leveyden ainutlaatuisen alhainen suhde, pienentynyt kallonpohjan korkeus, kulmikas holviprofiili, sileä nenäkynnys yhdistettynä pitkään ja viistoon yläleukaan, pitkulainen suulaki ja korkea alaleuan korpus. Kallon 5 kupera clivus ja taantuva symphyysi tuottavat Australopithecus afarensiksen kuonon kaltaisen muodon. Vaikka Dmanisin kallo on hyvin vankka ja eroaa OH 13:sta, OH 24:stä ja KNM-ER 1813:sta, se muistuttaa Homo habilis -yksilöitä kasvokuvasta katsottuna ”neliskulmaisen” yläleukansa ääriviivojen, leukaluun sulcusin, pyöristyneen ja taaksepäin vetäytyvän poskihammaskaaren sekä taivutetun poskihammas- ja suulakihalkaisijapilarin osalta. Nämä piirteet erottavat varhaisen Homon Australopithecus ja Paranthropus -lajeista. Kallo 5 poikkeaa Homo rudolfensiksen kallosta KNM-ER 1470. Vaikka se vaikuttaa yleisesti ottaen primitiiviseltä, kallossa 5 on tankomainen supraorbitaalinen torus, pitkänomainen temporaalinen squama, takaraivon poikittainen torus ja petrotympaaniset piirteet, joita pidetään Homo erectukselle johdettuina. Ryhmänä Dmanisin kalloissa ja alaleuoissa on huomattavaa anatomista ja metristä vaihtelua. Keskeinen kysymys on, dokumentoivatko fossiilit ikään liittyvää kasvua ja sukupuolidimorfismia yhden populaation sisällä vai onko paikalla saattanut esiintyä kaksi (tai useampia) erillistä taksonia. Käytämme variaatiokerrointa verrataksemme Dmanisia Paranthropus boiseiin, H. erectukseen ja viimeaikaiseen Homo sapiensiin, ja löydämme vain vähän merkkejä siitä, että Dmanisin näyte olisi liian vaihteleva näihin vertailutaksoneihin verrattuna. Kallomittojen ja pääkomponenttianalyysin avulla tutkimme ehdotusta, jonka mukaan Dmanisin kallot voidaan ryhmitellä H. erectuksen alueellisesti vaihtelevaan hypodigmaan. Tuloksemme tukevat tätä hypoteesia vain heikosti. Lopuksi tarkastelemme kaikkia saatavilla olevia morfologisia ja paleobiologisia todisteita yrittäessämme selventää Dmanisin fylaktista suhdetta Homo-lajeihin, jotka kehittyvät >2.0-1.0 Ma.
.