Psi vidí mnohem lépe než lidé; zachytí zejména pohyb, a to i na velkou vzdálenost a za šera. Na blízko vidí podstatně hůře než člověk, zejména pozorují-li nehybná předmět. Oko psa je plošší než oko lidské; i když jeho čočka akomodací mění tvar, aby si přizpůsobila ohniskovou vzdálenost, nedokáže to tak účinně jako čočka v oku člověka. Oko psa je také mnohem citlivější na světlo, avšak rozlišovací schopnosti nejsou tak dobré. Důsledkem toho je, že člověk snadněji nalezne ztracený tenisový míček ležící v trávě, zatímco pes zachytá i zcela nenápadné pohyby „koutkem oka“.
Barevné vidění je méně důležité pro masožravce než pro zvířata živící se rostlinami, jejich plody a semeny. Sítnice (retina) psa obsahuje mnoho zrakových tyčinek, fotoreceptorů, které rozlišují pouze černou a bílou barvu, ale uplatní se za vidění při nízké hladině světla. Další zrakové receptory, čípky, jsou zastoupeny v mnohem menší míře. Jsou to světločivné buňky umožňující barevné vidění a vidění za jasného světla. Za sítnicí je lesklá, opalizující vrstva buněk zvaná zrcátko (tapetum lucidum), která posiluje vidění za soumraku. Odráží slabé světelné paprsky zpět na tyčinky, proto psům (a jiným druhům zvířat) ve tmě září oči. Zářiví odraz světla v očích psa zachytíme, fotografujeme-li jej s bleskem. K lepšímu nočnímu vidění pomůže také rozšíření zornic, aby oko zachytilo co možná nejvíce světla.
Schopnost periferního vidění se u jednotlivých plemen liší, záleží na umístění očí na obličeji. Některá lovecká plemena, např. barzoj, se při lovu orientují zrakem, loví tzv. „na viděnou“. Kořist zaměří na obrovskou vzdálenost. Barzoj je ostražitý a dokonalý sprinter, schopný rozlišit i ten nejjemnější pohyb kořisti v dálce.
Sítnice, světločivná vrstva oka, zachycuje světelné paprsky. Převádí světelnou energii v nervové impulzy a posílá je optickým nervem do mozku, kde jsou vyhodnoceny. Světlo vstupující zornicí (pupilla) prochází průhlednou rohovkou (cornea) a je zaostřeno na sítnici čočkou (lens). Duhovka reguluje množství světla, které vstupuje do oka zvětšením či zmenšením zornice. Za čočkou je tekutinou vyplněná oční komora. Produkty slzných žláz udržují rohovku vlhkou. Zbytek třetího očního víčka (mžurka), schovaný za víčkem spodním, chrání oko před nečistotami.
Pes zaměří zdroj zvuku v setinách vteřiny a slyší zvuky čtyřikrát lépe než člověk (někteří autoři uvádějí až sedmkrát). Psi také lépe slyší vysokofrekvenční zvuky a zachytí signály v ultrazvukovém rozsahu, které jsou již pro člověka neslyšitelné. Tyto schopnosti se vyvinuly u psovitých šelem v souvislosti s jejich způsobem obživy – lovem zejména menší kořisti, jako jsou hlodavci a jiní drobní obratlovci, pohybující se v rostlinném pokryvu. Pro domácího psa však může být tak výkonný sluch nevýhodou, protože velkým hlukem pes trpí. Někteří jedinci mají strach z určitých zvuků, např. z hřmění hromu nebo z výstřelů a dělobuchů.
Lidé mohou dobrého sluchu psa využít a zjednodušit tak výcvik a komunikaci. Psi dobře reagují na zvuky vydávané píšťalkou. Např. pastevci ke komunikaci se svými ovčáckými psy na velké vzdálenosti používají pouze hvízdání.
Chrupavčitý ušní boltec (auricola) zachycuje zvuk a usměrňuje proud zvukových vln do vnějšího zvukovodu a k bubínku (membrana tympanica). Vibrace bubínku rozkmitají struktury středního ucha – kladívko, kovadlinku a třmínek. Tyto kůstky přenášejí zvukové vlny a chrání vnitřní ucho před nadměrnými vibracemi. Hlemýžď (cochlea) ve vnitřním uchu kmity zachycuje a převádí je na nervové signály, které následně mozek vyhodnotí.
Psi mají daleko méně chuťových pohárků než lidé. Tyto pohárky obsahují chuťové buňky, chemoreceptory, reagující na složení potravy. U psa je však asi mnohem důležitější rozlišit potravu na příjemnou, neutrální a nepříjemnou.
Chuťové receptory na jazyku psa jsou citlivé na sladké, kyselé, hořké a slané. Psi mají dobře vyvinutý čich – pachová stopa se rozpustí v sekretu vylučovaném nosní sliznicí a přenáší se na smyslové buňky (chemoreceptory). Tyto buňky převádějí chemický podnět na elektrický signál, který se přenáší do oblasti čichových laloků v koncovém mozku.
Nejvyvinutějším smyslem psa je čich; významu čichu odpovídá i velikost čichového centra koncového mozku, které vyhodnocuje pachové podněty. Čich některých psů je tak přesný, že dokáže zachytit i pach látky zředěné v koncentraci jedna ku miliónu. Psi mají navíc tzv. vomeronazální orgán (tzv. Jacobsonův orgán). Pes jím vyhodnocuje pachové vzorky dodávané z ústní dutiny. Uplatňuje se zejména při zjišťování stavu pohlavní aktivity fen zkoumáním vzorku jejich moči.
Čich je pro psy velmi důležitým smyslem; slouží k orientaci v prostředí a k získávání informací o jiných psech, pečlivým vyhodnocením jejich tělních pachů.
Podle článků Bruce Fogle zpracovala Jitka Hrdinová