ドマニシから出土した第5期ホミニンの頭蓋骨（頭蓋D4500と下顎D2600）は、大きな顔と非常に小さな脳を持つ大規模な構造である。 頭蓋内容積と頭蓋幅の比が低く、頂点の高さが低く、丸天井の形が角ばっており、鼻柱が滑らかで、上顎の口蓋が長く傾斜しており、口蓋が長く、下顎骨の高さが高いなど、ホモ類で初めて明らかになった特徴もある。 頭蓋5の凸状の口蓋裂と後退した交叉は、Australopithecus afarensisのような口輪のような形状を作り出す。 ドマニシの頭蓋は非常に頑丈で、OH13、OH24、KNM-ER1813とは異なるが、顔面から見た上顎の「四角い」輪郭、上顎溝、丸く後退した頬骨弓、屈曲した頬骨歯槽柱はHomo habilis標本と類似している。 これらの特徴は、初期ホモをアウストラロピテクスやパラントロプスの種と区別するものである。 頭蓋5はホモ・ルドルフェンシスの頭蓋KNM-ER1470とは異なっている。 全体的に原始的に見えるが、第5頭骨は棒状の眼窩上トーラス、細長い側頭扁平、後頭部横トーラス、ホモ・エレクトスの派生形質と考えられる腹部鼓膜形質を持っている。 グループとして、ドマニシの頭蓋と大あごは、解剖学的および計量的なかなりのバリエーションがある。 重要な問題は、この化石が1つの集団内の年齢に関連した成長と性分化を記録しているのか、あるいはこの遺跡に2つ（またはそれ以上）の異なる分類が存在しているのか、ということである。 変動係数を用いて、ドマニシをパラントロプス・ボイセイ、ホモ・エレクトス、最近のホモ・サピエンスと比較したが、ドマニシのサンプルがこれらの参照分類群に比べて過剰に変動しているというシグナルはほとんど見つからなかった。 頭蓋計測と主成分分析を用いて、ドマニシの頭蓋骨はH. erectusの地域的に多様なハイポジム内にグループ化できるという提案について検討した。 その結果、この仮説に対する支持は弱いものであった。 最後に、入手可能なすべての形態学的・古生物学的証拠を検討し、>2.0〜1.0 Maに進化したホモ種とドマニシの系統的関係を明らかにすることを試みる
。