狗的嗅觉神经和脑神经直接相连，嗅觉神经密布于鼻腔，其嗅觉的灵敏度十分惊人，因此警犬被广泛用于各种刑事案件的侦察活动。有关的研究结果表明，人的嗅觉细胞只有500万个，覆盖着鼻腔上部黏膜的一小部分，面积仅有5平方厘米左右；而狗的嗅觉细胞大约为12500～20000万个，有的品种数量还要多，例如一种牧羊狗的嗅觉细胞竟达22000万个，这些嗅觉细胞在鼻腔上占的面积达150平方厘米左右。
狼狗的嗅觉灵敏度比人高出40倍以上，而且其鼻孔长而大，适合于分析空气中的微细气味，有的嗅觉极为灵敏的品种，其嗅觉甚至比人灵敏100万倍以上。据专家测定，狗能感觉到200万种物质发出的不同浓度的气味。一般每立方厘米的空气中含有268亿亿个气体分子，只要其中有9000个油酸分子，狗就能嗅出味来。
在一桶水中滴入数滴碳酸，狗也能分辨出来。有人还发现，狗对人脚汗中的脂肪酸十分敏感，如果每天人的每只脚分泌的汗液为16立方厘米，其中千分之一穿过鞋底透出来的话，狗就可以嗅出人的踪迹。
