Bất chấp huyền thoại phổ biến rằng cá vàng chỉ có trí nhớ 3 giây, nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Plymouth đã chứng minh rằng cá vàng có trí nhớ kéo dài đến ba tháng. Các nghiên cứu này cũng đã xác lập rằng cá vàng có thể liên kết thời gian với việc cho ăn.
Trong một trong những thử nghiệm nghiên cứu, một đòn bẩy đã được đặt trong một bể cá đầy cá vàng. Mỗi lần cá thúc vào tay cầm, thức ăn sẽ được phân phát. Điều này được thực hiện cho đến khi cá liên kết hành động huých với thức ăn. Sau đó, cần gạt đã được sửa đổi để nó có thể cấp thực phẩm trong một giờ cụ thể trong ngày. Cá nhanh chóng thích nghi với điều này và chỉ thúc vào cần vào thời điểm nó sẽ phân phát thức ăn. Một số con cá vàng thử nghiệm thậm chí còn bắt đầu có dấu hiệu của dự đoán. Cá sẽ tập trung gần cần gạt khi đến giờ cho ăn, nhưng sẽ không bắt đầu di chuyển cho đến khi đến giờ. Phản ứng này được so sánh với việc một người chờ cửa hàng mở cửa bên ngoài dù biết rằng việc kéo cửa cho đến khi biển báo "mở cửa" được đặt trên mặt tiền cửa hàng là vô ích.
Bộ nhớ cá vàng mở rộng đến khả năng nhận dạng màu sắc. Mắt của cá vàng có thể phát hiện ra ánh sáng đỏ, xanh lam, xanh lục và tia cực tím.
