Le chien dispose d’une excellente mémoire mais le fonctionnement de celle-ci diffère beaucoup de la notre. Elle repose tout d’abord principalement sur les perceptions olfactives et non sur les images comme chez l’homme. En fait l’ordre de mémorisation des sensations du chien est le suivant :
Les odeurs, puis les sons puis les sensations tactiles et enfin les images fortement minoritaires.
Cependant pour rester en mémoire les informations doivent être restituées. En effet si l’association reste trop longtemps sans être exploitée, elle finit par disparaître. Il est donc nécessaire dans le cadre d’un dressage d’effectuer régulièrement des séances d’entretien afin de maintenir la mémorisation de ce qui a été appris
Notamment dans le domaine de la détection de matières, l’animal est capable de garder une odeur de référence en mémoire pendant plusieurs mois sans la rencontrer entre-temps. Mais il est indispensable de le faire quêter de nouveau sur cette senteur si l’on veut éviter qu’elle ne perde toute signification pour lui.
Par ailleurs le chien se souvient des causes et des effets et cela permet d’expliquer cet air de culpabilité que l’animal manifeste au retour de son maître lorsqu’il a par exemple fait des dégâts dans la maison. IL ne peut pas effectivement savoir qu’il a fauté puisqu’il ne vit que dans l’instant présent.
Il n’a pas la faculté d’abstraction et oublie dés lors très vite l’activité qu’il vient d’abandonner. Par contre à l’occasion d’un premier incident il mémorise l’association du retour de son propriétaire avec la vue des destructions et la punition reçue. La fois suivante il prend donc une attitude de soumission afin d’éviter ou d’atténuer la sanction qu’il sait faire suite aux deux autres événements.
Sur le plan des capacités mémorielles, le chien peut mémoriser au moins cinquante mots et un bien plus grand nombre d’odeurs différentes. Ses facultés semblent également fortement liées à la fréquence de stimulation de sa mémoire. Plus il s’en sert plus il peut stocker d’informations tout en restant malgré tout dans certaines limites.