Les chiens rêvent pendant la phase de sommeil paradoxal, tout comme les humains. Il est prouvé qu'ils rêvent de leurs activités quotidiennes. Ils se contractent, vocalisent et respirent souvent différemment pendant qu'ils rêvent.
Selon le Dr Stanley Coren, les cerveaux canins ont une structure similaire à celle des cerveaux humains et ils ont probablement des rêves similaires. Les scientifiques ont étudié les rêves canins en observant l'activité électrique de leur cerveau pendant leur sommeil. Dans une étude, des scientifiques ont bloqué la partie du cerveau qui empêche les chiens de se déplacer pendant le sommeil. Ils ont observé que les chiens effectuaient des activités de routine, telles que la chasse ou le jeu, malgré un sommeil profond.
Des études scientifiques sur des rats appuient davantage ces conclusions. Les rats ont une structure cérébrale moins avancée que les chiens, mais on pense qu'ils ont des rêves très détaillés. Les scientifiques ont étudié l'activité électrique du cerveau des rats après avoir parcouru un labyrinthe plus tôt dans la journée. Les chercheurs ont découvert que l'activité électrique du cerveau d'un rat endormi était très similaire à ses ondes cérébrales lorsqu'il parcourait les labyrinthes. Puisque cela a été si clairement prouvé chez les rats, il est prudent de conclure que les chiens rêvent aussi.
Comme les humains, les chiens doivent atteindre un stade de sommeil profond avant de rêver. Cela prend généralement environ 20 minutes à partir du moment où le chien s'endort. Les chiens peuvent ne pas toujours montrer des signes facilement observables qu'ils rêvent, mais après un examen attentif, il est possible de voir leurs yeux bouger rapidement.