Le niveau le plus bas de l'échelle consiste à évaluer la capacité d'un animal à établir une relation entre 2 événements ou bien entre un événement et la réponse qu'il doit fournir. C'est l'apprentissage, lui-même à des degrés divers de complexité.
Le niveau le plus élevé consiste à soumettre le chat à des séries de problèmes (par exemple trouver de l'alimentation), différents entre eux, mais ayant un point commun dont il peut tirer parti s'il le découvre. L'expérimentation mesure donc le temps que le chat met à améliorer ses performances et à ne plus faire d'erreurs au cours de situations à chaque fois différentes. Il existe de nombreuses variantes de ce test, avec notamment celui dit de l'"inversion".La nourriture est cachée alternativement sous l'un des 2 objets, puis sous l'autre. Ce test est également pratiqué avec 3 objets, ce qui le rend particulièrement difficile. Les conditions de l'alternance sont reprises de manière identique dans des problèmes différents auxquels l'animal est successivement soumis. S'il montre une amélioration de ses performances dans la série d'épreuves, il est clair qu'il a saisi la règle commune à tous les problèmes.
Une autre série de tests consiste à demander à l'animal de trouver les moyens d'obtenir la nourriture, par exemple pour un chimpanzé en entassant des caisses sur lesquelles il pourra grimper pour accéder à un régime de bananes.
Chez le chat se pose parfois, en milieu expérimental, le problème de la motivation. Alors qu'en milieu naturel on observe des comportements très élaborés : ainsi Nounours, chat européen, avait été désigné par ses 4 colocataires pour sauter de la table sur le réfrigérateur et, d'un coup de patte, jeter à terre le paquet de croquettes, pour le plus grand bonheur des autres chats, qui pouvaient alors manger tranquillement. Nounours était également préposé à l'ouverture de la porte, discipline dans laquelle il excellait.
Tous ces tests et épreuves permettent, malgré les limites inhérentes à leur validité, d'établir une classification du degré d'intelligence des animaux, en tête desquels arrivent les primates et le rhésus, le chat se situant dans la moyenne supérieure.