貓大腦的功能可以和一個2至3歲的孩子相比，和狗比較下，一隻貓的短期記憶比狗要強200多倍。不經過強化和訓練，狗的短期記憶能維持大約5分鐘，而貓的短期記憶則能持續16小時，不過是僅僅對於能為它帶來好處的事能記憶這麼久，相對於狗雖然它在訓練方面會比較棘手，但它確實擁有長期記憶。
貓的大腦，雖然比人類的小，但麻雀雖小五臟俱全。和正常的人腦一樣具有額葉，顳葉，枕葉和頂葉。它的大腦也由白質和灰質組成。相同的五種感覺將資訊傳送給它的大腦。貓如何記住事物的最接受的理論被稱為神經組合理論。貓在它腦中的神經元之間有聯絡。每個神經元儲存一部分記憶，當神經元的正確組合被啟用時，貓會回想起一個記憶。
