Köpekler, tıpkı insanlar gibi, uykunun REM aşamasında rüya görürler. Günlük etkinlikleri hakkında hayal ettiklerini gösteren kanıtlar vardır. Hayal ederken sık sık seğirir, seslendirir ve farklı nefes alırlar.
Dr. Stanley Coren’e göre, köpek beyinleri yapı olarak insan beyinlerine benzer ve büyük olasılıkla benzer hayalleri vardır. Bilim adamları beyinlerinin elektriksel aktivitesini uyurken izleyerek köpek rüyalar üzerinde çalıştılar. Bir çalışmada, bilim adamları beynin uyku sırasında köpeklerin etrafta dolaşmalarını engelleyen kısmını engelledi. Köpeklerin, uykuda olmalarına rağmen avlanma veya oynama gibi rutin faaliyetlerde bulunduğunu gördüler.
Sıçanlar üzerindeki bilimsel çalışmalar bu sonuçları daha da desteklemektedir. Sıçanlar, köpeklerden daha az gelişmiş bir beyin yapısına sahiptir, ancak çok ayrıntılı rüyalara sahip olduklarına inanılmaktadır. Bilim adamları, farelerin beyninin elektriksel aktivitesini, daha önce bir labirentte gezindikten sonra incelediler. Araştırmacılar, uyuyan bir farenin beyninin elektriksel aktivitesinin labirentleri çalıştırırken beyin dalgalarına çok benzer olduğunu keşfetti. Bu farelerde açıkça kanıtlandığından, köpeklerin de hayalini kurduğu sonucuna varmak güvenlidir.
İnsanlar gibi köpekler de rüya görmeden önce derin bir uyku evresine ulaşmak zorundadır. Bu genellikle köpeğin uykuya daldığı andan itibaren yaklaşık 20 dakika sürer. Köpekler hayal ettikleri her zaman kolayca gözlemlenebilir işaretler göstermeyebilir, ancak yakından incelendiğinde gözlerinin hızla hareket ettiğini görmek mümkündür.