Le sens de l'odorat, est 35 fois plus développé chez le chien que chez l'homme. Sa membrane olfactive mesure 130 cm² (contre 3 cm² chez l'homme). Le chien est capable de déceler et de suivre une odeur précise parmi une multitude d'autres odeurs, même si celle-ci est en proportion infime, capacité largement utilisée par l'homme pour les recherches de drogues, explosifs, personnes disparues, etc.
L'ouïe est aussi un sens très précis : le chien est capable d'entendre des sons inaudibles pour l'homme (ultrasons). La vision du chien est meilleure de nuit, car, même s'il distingue mal les couleurs (son spectre visuel va seulement du jaune au bleu) et les détails, il possède une surface réfléchissante derrière la rétine (le Tapetum Lucidum), qui renvoie la lumière et donne un effet d'yeux brillants dans l'obscurité.
Le toucher est en revanche peu perfectionné chez le chien. Ce dernier fera la différence entre une caresse et une correction, la chaleur et le froid, mais de façon limitée. De même, le goût est peu développé puisque son rôle, relativement limité, est compensé par un odorat fin.
