Ископаемые остатки доисторических собак найдены в человеческих пещерах по всему миру.
Ранее на основании археологических находок чаще всего учёными назывались даты одомашнивания собак 13—15 тыс. лет до н. э.
Сейчас ряд исследователей считает, что собаку приручили ещё в начале верхнего палеолита представители ориньякской культуры.
Так, палеонтологи Королевского музея естествознания[fr] Бельгии во главе с Митье Жермонпре (Mietje Germonpré) указывают дату 31,7—36,5 тыс. лет до н. э. Эти выводы сделаны на основании последних находок, остатков доисторической собаки в пещере Гойе (Goyet). Примечательно, что строение черепа доисторических собак значительно отличается от доисторических волков.
Ископаемые остатки найдены также у Алтайских гор в Сибири,возраст домашней собаки из алтайской пещеры Разбойничья, найденной ещё в 1975 году Н. Д. Оводовым, был оценён в 33,5—34 тыс. лет.
В Чехии (Пршедмости) возраст остатков датируется 24—27 тыс. лет до н. э., Украине — 15 тыс. лет до н. э., в Америке, штат Юта — 11 тыс. лет до н. э., Китае — 7—5,8 тыс. лет до н. э.
Отсутствие более ранних археологических находок предков современных собак может быть связано с отсутствием мест захоронения, поясняет доктор Пол Такон, главный научный сотрудник Австралийского музея ископаемых и минералов. Первые захоронения возникли после того, как древние люди стали образовывать стоянки и поселения, до этого человек вёл кочевой образ жизни.
Из археологических находок следует, что древние собаки варьировались по размерам. Остатки собак палеолита высотой 45—60 см были обнаружены на Ближнем Востоке, в Ираке, Израиле (Хайоним), Сирии, крупных собак (выше 60 см) нашли в Германии (Kniegrotte), в России (стоянка Елисеевичи 1), Украине (Мезин), маленькие, менее 45 см, в Швейцарии (Hauterive-Champreveyres в Отриве[en]), во Франции (Сен-Тибо-де-Куз, Pont d’Ambon в Бурдее), Испании (Erralla в Сестоне) и Германии (Оберкассель, Чёртов мост в Обернице и Ёлькниц).
Изучение износа зубов псовых возрастом 28,5 тыс. л. н. из Пршедмости показало, что они принадлежали двум разным типам — волкоподобным собакам и протособакам, имевшим разный рацион питания. В диете протособак было больше костей, которые они подбирали у границ человеческого поселения, в диете же волкоподобных собак было больше мяса.