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 своей внутренней клеточной структуре глаз кошки — это глаз зверя, который охотится в сумерках, когда цветовое восприятие не так важно. Зато ее глаз содержит большое количество клеток, способных замечать малейшее движение, а хрусталик может резко фокусироваться, когда это необходимо. Отлично развитое бинокулярное зрение позволяет кошке точно прицеливаться перед тем, как броситься на добычу. 

Прозрачная защитная роговица покрывает переднюю камеру глазного яблока, заполненную жидкостью. За ней располагается окрашенная радужная оболочка и хрусталик, фокусирующий свет. За хрусталиком находится задняя камера глазного яблока, также заполненная жидкостью. Сетчатка, которой выстлана задняя стенка глаза, улавливает свет, за ней находится светоотражающий слой — слой клеток, отражающих свет. 

Кошачьи глаза более чувствительны к движению, чем человеческие: в их сетчатке больше палочек, реагирующих на движение предметов. Большое количество палочек также обеспечивает кошкам способность видеть при плохом освещении, чтобы различать предметы, кошке нужно в 6 раз меньше света, чем нам. Но, так же как и люди, в абсолютной темноте кошки, вопреки расхожему мнению, ничего не видят. 

Кошки видят мир несколько «размыто»: их глаза не могут фокусироваться на мелких деталях, так как слишком крупный хрусталик вынужден собирать как можно больше света. 

Уникальное приспособление кошачьего глаза — слой отражающих клеток, расположенный позади сетчатки. Эти клетки, подобно зеркалу, отражают падающий свет обратно на сетчатку, обеспечивая колбочкам и палочкам двойную порцию света. 

Кошачий зрачок может расширяться, занимая до 90% площади глаза, чтобы улавливать максимум света — это необходимо для ночного зрения. При нормальном освещении зрачок работает как затвор фотоаппарата. 

При тусклом освещении, или когда кошка взволнована или испугана, зрачки, расширяются, чтобы использовать как можно больше света. При ярком освещении зрачки, наоборот, сужаются до узкой вертикальной щелки, чтобы предохранить сетчатку от чересчур яркого света. Изменение размера и формы зрачка происходит благодаря сокращениям мышц радужной оболочки. 

Во внутреннем углу глаза можно увидеть край так называемого третьего века – мигательной перепонки. В верхней части глаза хорошо развиты слезные железы, постоянно увлажняющие поверхность глаза и не дающие ей пересыхать из-за редкого мигания. Мигательная перепонка помогает увлажнять поверхность глаза и очищать ее от пыли. 

Цвет глаз зависит от наличия и расположения пигмента в радужной оболочке. У новорожденных котят глаза темно-голубые. Пигмент откладывается постепенно, формирование цвета глаз может продолжаться от 1 месяца до 2 лет. Чем дольше происходит этот процесс, тем слой пигмента более интенсивный и мощный, следовательно, цвет глаз ярче (ближе к медному или ореховому).