Центр органов чувств находится в мозгу. По отношению к весу тела, кошачий мозг значительно тяжелее, чем у других млекопитающих (в том числе и хищников). Его масса составляет приблизительно 20-30 г. 

В среднем мозг домашних животных (собаки, кошки, свиньи, коровы, овцы) весит на 25% меньше, чем мозг их диких собратьев. Интеллект животного зависит от соотношения веса мозга и веса тела и анатомии мозга.  Среди подвидов Felis silvestris дикая европейская кошка F. s. silvestris при весе около 8 кг у самцов и 4 кг у самок имеет самый большой размер мозга — 37 г и 31 г соответственно. За ней следует ближневосточная или иначе северо-африканская кошка F. s. lybica, вес мозга которой составляет около 30 г. 

Вес мозга домашней кошки в среднем составляет 27,6 г — 1,5 г для котов и 26,5 — 1,5 г для кошек. У крупного кота весом 9 кг вес мозга составил 28,25 г. (Robert W. Williams et al, «Rapid Evolution of the Visual System: A Cellular Assay of the Retina and Dorsal Lateral Geniculate Nucleus of the Spanish Wildcat and the Domestic Cat»). Если взять средние показатели: общий вес — 3,3 кг, вес мозга — 30 г, то вес мозга взрослой кошки составляет примерно 1/11 или 0,9% от общего веса тела. 

Для сравнения: у человека средний вес мозга составляет 2% от общего веса. Приблизительная длина мозга кошки — 5 см, а средняя длина тела кошки без хвоста — 60 см, т. е. длина мозга составляет 1/12 от ее общей длины, площадь поверхности мозга кошки составляет 83 см². Площадь поверхности мозга современного взрослого человека составляет примерно 1350-1400 см². 

Вместе с тем, по размеру или весу мозга нельзя судить об интеллекте кошки, так как специальных научных исследований в этой области не проводилось. Однако очень многие согласятся, что каждый день наши усатые любимцы поражают нас своими исключительными интеллектуальными способностями, которые открываются только при непосредственном общении с ними. 

По запаху кошка находит пищу, обнаруживает опасность и отличает друзей от врагов, а также «читает» химические сообщения в экскрементах. У кошек нюх развит слабее, чем у большинства хищных животных, но гораздо сильнее. Потеряв зрение и слух, она сумеет приспособиться к жизни, лишившись чутья — никогда, она обречена на гибель. 

В полости носа молекулы пахучих веществ сорбируются липкими оболочками, выстилающими изогнутые кости — носовые раковины. 

В верхнем небе расположен вомероназальный орган, называемый также органом Якобсона или якобсоновым органом. Высокочувствительный к веществам, находящимся в воздухе, вомероназальный орган представляет собой маленькую трубочку длиной около 1 см, имеющую вход в ротовой полости за верхними резцами. Он одновременно воспринимает и запах и вкус. 

Когда кошка пользуется этим органом, она пропускает вдыхаемый воздух через верхнее небо. При этом ее рот приоткрывается, губа немного приподнимается, и обнажаются верхние зубы. Со стороны это напоминает усмешку, из-за чего явление получило название улыбка Флемена или флемен-улыбка. 

Некоторые запахи оказывают на кошек довольно сильное воздействие. Так, например, запах валерианы и кошачьей мяты действует на кошку подобно наркотикам — вызывает приятное возбуждение и приводит ее в состояние эйфории. Интересно, что прием валерьяны или кошачьей мяты внутрь оказывает на кошку абсолютно противоположное успокаивающее воздействие. 

Обоняние для кошки важно в другой области — контакт, обмен информацией с другими. То, что у людей происходит с помощью слов и жестов, кошки осуществляют посредством меток и контроля за их запахом. Коты практикуют этот специфический обмен любезностями очень характерным способом. Они оставляют пахучую струйку мочи и забрызгивают места с запахом своих соперников и котов, проживающих на той же территории, действуя при этом с завидной выдержкой и постоянством. 

Кошки оставляют значительно менее резкие запахи своими пахучими железами, расположенными на подушечках лап. Кот трется шеей и щеками с совершенно восторженным видом там, где прогуливалась его симпатия, выражая тем самым свое скрытое сексуальное или воинствующее настроение. Эти движения котов не идентичны тому, как они трутся щекой о человека. Когда же кот имеет дело с человеком, он, таким образом, демонстрирует свое расположение.