Освоение человеком более сложных орудий производства привело к оседлости, занятию скотоводством и земледелием. В этот период увеличивается количество домашних животных — появляются овцы, свиньи, рогатый скот, лошадь. Собака в этот период значительно совершенствуется и помогает человеку не только в охоте, но и в охране его жилища и скота.
Зоологический анализ семейства псовых (канидов), объединяющих значительное число видов, показывает, что наиболее близки к собакам волки и шакалы. Лисицы, песцы, гиены, бразильские собаки и другие животные этого семейства, несмотря на сходство по внешнему виду, не являются предками домашних собак. Последние резко отличаются по многим анатомическим и физиологическим признакам и не дают потомства при спаривании с перечисленными животными.
По данным археологических раскопок ученые установили, что в каменном веке на территории Европы и Азии существовало три типа собак. Первый тип носит название «торфяной собаки» (ее череп часто находили в залежах торфа). Черепа и отдельные скелетные остатки этих собак были найдены в различных районах Сибири, европейской части СССР и в Западной Европе. Описание таких находок, обнаруженных в районе Красноярска, дано И. Т. Савинковым, а в Гомельской области — В. И. Громовым.
Торфяная собака имела своим предком шакала, на что указывает сходство формы черепов и их размеров. Из современных животных, очевидно, самыми близкими к торфяной собаке будут ненецкая лайка и шпиц. Черепа этих пород собак и торфяной имеют много общего между собой и характерны небольшим размером (140 мм), крутой линией перехода мозговой части черепа в короткую и острую лицевую. Затылочный бугор выражен слабо.
Позднее в свайных постройках, принадлежащих людям с более развитой культурой, были описаны найденные в районе Ладожского озера профессором А. А. Иностранцевым и в районе озера Лача (Северный край) профессором В. Е. Кошелевым несколько видоизмененные и крупные черепа торфяных собак. Эти изменения могли быть следствием отбора и возможно скрещивания. В других местах, наоборот, находили черепа более мелкие, напоминающие черепа современных пинчеров и террьеров, что можно объяснить, очевидно, ослаблением конституции и вырождением.
Потомками торфяной собаки считаются ненецкая, русско-финская и другие промысловые породы лаек, а также чау-чау, шпицы, пинчеры и террьеры.
Второй тип собаки каменного века — «собака Иностранцева», остатки которой найдены в районе Ладожского озера и описаны профессором Д. П. Анучиным. Кости скелета этих собак были отрыты также при раскопках Афонтовой горы близ города Красноярска вместе с черепами мамонтов, пещерных медведей и других животных. Близкие к типу собаки Иностранцева черепа обнаружены на берегах Амзфа, в притоках Абакана (Минусинская область), в Западном Казахстане, Крыму, Московской и Смоленской областях.
Профессором М. В. Павловой описаны собаки гуннов эпохи начала нашей эры, найденные в Забайкалье и в Монголии. По определению автора, эти собаки очень близки к современным монгольским овчаркам. Предками собаки гуннов считаются различные виды крупных европейских и азиатских волков. Собака Иностранцева крупнее торфяной собаки; череп ее с более плоским лбом и менее выраженным переходом к морде; хорошо развиты скуловые дуги и затылочный гребень. Морда короткая, широкая с сильно развитыми челюстями и крупными, приближающимися к волчьим, зубами. Длина черепа 177 мм. Ее приручение относят к концу ледникового периода, т. е. примерно 20–30 тысяч лет назад.
Собака Иностранцева положила начало крупным и сильным собакам, широко распространенным в Европе и Азии. Эти собаки применялись для охраны стад, охоты на крупных животных и хищных зверей, а позднее в качестве боевых собак. Потомками этих крупных собак считают тибетских, среднеазиатских, кавказских, монгольских овчарок, сенбернаров, ньюфаундлендов, мастифов, догов, северо-восточных ездовых лаек и некоторые другие породы.
Череп третьего типа собак каменного века — «собаки Путятина» — был найден в единственном экземпляре в бывшей Новгородской губернии и описан Путятиным. Наличие только одного черепа не позволяет сделать каких-либо основательных выводов. Череп собаки Путятина в общих чертах близок к черепам собак Иностранцева, но более короткий (169 мм) и узкий в черепной части и с более длинной мордой. Предполагается, что предком этой собаки был европейский волк. К потомкам собак Путятина относят современных динго и восточных собак — париев; возможно, что потомками их являются также некоторые породы лаек.