挑战赛规则有两种方式,方式一:挑战者从晋级者中指定挑战对象,对决同一项目,优胜者带分晋级;方式二:挑战者不指定挑战对象,晋级者中分数低于挑战者的皆出列,由科学家评审决定淘汰一人, 最终有12位选手组成《最强大脑》中国战队。
最终进入中外PK赛,最强大脑中国战队的12位成员将被分成4组,迎接4国共16位外国选手的挑战。由于中国战队人数较少,除一一单挑外,将有可能实行1挑多或车轮战的局面,对抗结束后,若产生平局,则由国际评审挑出PK项目中难度最高的一个,在该项目中胜出的国家则代表最终胜利。当所有PK赛结束时,获胜场数最多的国家,则获得最终冠军。