Bên trong mũi người chỉ có một diện tích niêm mạc khứu giác nhỏ, tương đương một con tem bưu điện, với khoảng vài triệu tế bào cảm nhận mùi. Trong khi đó, mũi chó có diện tích niêm mạc lớn hơn nhiều lần, gấp cuộn thành nhiều lớp phức tạp bên trong khoang mũi, chứa tới hàng trăm triệu, thậm chí có giống lên tới hơn hai tỷ tế bào cảm nhận mùi. Càng nhiều tế bào, chó càng có khả năng phát hiện được những nồng độ mùi cực loãng mà mũi người hoàn toàn không nhận ra.

Nguyên nhân cốt lõi nằm ở cấu trúc mũi chuyên biệt hoá cao độ của loài chó. Khoang mũi chó có một vách ngăn đặc biệt tách riêng luồng khí dùng để thở khỏi luồng khí dùng để ngửi, giúp chúng có thể phân tích mùi ngay cả khi đang thở bình thường mà không làm loãng tín hiệu. Vùng não xử lý thông tin khứu giác của chó cũng lớn hơn nhiều so với tỷ lệ tương ứng ở não người, cho phép chúng phân biệt được hàng nghìn thành phần mùi riêng lẻ trong một hỗn hợp phức tạp, giống như con người phân biệt được nhiều nốt nhạc cùng lúc trong một bản giao hưởng. Ngoài ra, chó còn có cơ quan cảm nhận mùi phụ ở vòm miệng chuyên bắt các mùi mà mũi thông thường bỏ sót.

Chính vì khả năng khứu giác vượt trội này mà chó nghiệp vụ được huấn luyện để phát hiện ma tuý, chất nổ, thậm chí một số dấu hiệu bất thường về sức khoẻ ở người, chỉ qua sự thay đổi rất nhỏ trong mùi cơ thể. Ở đời sống hằng ngày, một chú chó có thể nhận ra chủ nhân đang đi tới từ khoảng cách xa trước khi nhìn thấy, chỉ bằng mùi hương quen thuộc thoảng trong gió. Khả năng này cũng giải thích vì sao chó tìm đồ vật thất lạc hay lần theo dấu vết rất hiệu quả.

Nhiều người nghĩ chó ngửi giỏi đơn thuần vì mũi to hơn người, nhưng kích thước bề ngoài không phải yếu tố quyết định chính mà là diện tích niêm mạc bên trong và số lượng tế bào cảm nhận mùi. Cũng có người tin rằng mọi giống chó đều đánh hơi giỏi như nhau, trong khi thực tế các giống chuyên đánh hơi như chó săn có khứu giác vượt trội hơn hẳn so với các giống mũi ngắn vốn có cấu trúc mũi kém phát triển hơn.