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Los perros tienen los mismos cinco sentidos que los humanos. Sin embargo, algunos están más desarrollados y otros son deficientes en comparación con los de los humanos. El sentido del olfato de los perros es, con mucho, el más agudo y es inconmensurablemente mejor que el de los humanos. Los perros se utilizan para tareas como el seguimiento de personas desaparecidas, la excavación subterránea y el rastreo de sustancias tóxicas, como los gases, que son indetectables para los humanos. Los perros pueden detectar drogas, explosivos y los olores de sus amos. Sin embargo, no todas las narices caninas son iguales. Algunas razas, como el pastor alemán y el sabueso, tienen un sentido del olfato mucho más desarrollado que otras. Uno no elegiría una raza de nariz corta, como el carlino, para dedicarse al rastreo.
Incluso en las razas de nariz corta, sin embargo, el centro olfativo está relativamente muy desarrollado. Está dispuesto en pliegues para filtrar los olores del aire entrante. Algunos perros de rescate están entrenados para seguir un olor en el suelo y otros para oler el aire. Ambos son capaces de distinguir a una persona de otra incluso después de un tiempo considerable. Los perros de caza -como los pointers, los retrievers y los spaniels- están adiestrados para olfatear aves y pueden distinguir una variedad de pájaro de otra.
El sentido del gusto del perro está poco desarrollado en comparación con el de los humanos. Si se les obliga a vivir solos, los perros comerán casi cualquier cosa sin mucha discriminación.
Los perros poseen un agudo sentido del oído. Las razas aborígenes tenían unas orejas grandes, erguidas y muy móviles que les permitían oír los sonidos a gran distancia y en cualquier dirección. Algunas razas modernas tienen mejor oído que otras, pero todas pueden detectar ruidos mucho más allá del alcance del oído humano. Los perros son capaces de registrar sonidos de 35.000 vibraciones por segundo (en comparación con las 20.000 por segundo de los humanos), y también pueden desconectar su oído interno para filtrar los sonidos que les distraen.
La vista de un perro no es tan aguda como su sentido del olfato, y generalmente se piensa que los perros tienen una mala percepción de los colores. Algunas razas, como el saluki y el sabueso afgano, se desarrollaron para perseguir la caza con la vista a largas distancias, y estos perros pueden ver lo suficientemente bien como para detectar cualquier movimiento lejos en el horizonte. En general, los perros ven mejor con poca luz que los humanos, pero no tan bien con luz brillante. Tienen un campo de visión más amplio que el de los humanos porque sus ojos están situados más hacia los lados de la cabeza, pero no son tan hábiles para enfocar objetos a corta distancia o para juzgar las distancias. Los perros tienen un tercer párpado, una membrana que protege el globo ocular de sustancias irritantes y que a veces es visible delante del ojo.