Voi biểu hiện nhiều hành vi phức tạp khác nhau, bao gồm những hành vi liên quan đến sự đau buồn, học hỏi, bắt chước, nô đùa, lòng vị tha, sử dụng công cụ, lòng từ bi, bác ái, sự phối hợp, hợp tác xã hội, khả năng tự nhận thức, có trí nhớ rất tốt và giao tiếp với đồng loại cũng như các động vật khác loài. Hơn nữa, bằng chứng cho thấy voi có thể hiểu được điểm: giao tiếp thông qua nhịp rung động truyền qua chân là khả năng giao tiếp không trung gian một đối tượng bằng cách mở rộng một ngón tay, hoặc tương đương. Người ta cho rằng chúng tương đương với các loài cá voi và cá heo (cetacean) và các loài linh trưởng về mặt thông minh. Voi là một trong số rất ít những loài động vật có thể nhận ra hình phản chiếu của chính mình trong gương, tức là có khả năng tự nhận thức.

Những con voi châu Phi có thể phân biệt được sự khác nhau về giới tính, độ tuổi và dân tộc qua những âm thanh giọng nói của con người. Nếu giọng nói được sở hữu bởi một người có khả năng gây ra mối đe dọa cho chúng, những con voi này sẽ chuyển sang tư thế phòng vệ, chúng không chỉ phân biệt được giữa các nhóm dân tộc mà còn phân biệt được cả tuổi tác và giới tính, biết rằng đàn ông có nhiều khả năng gây nguy hiểm, đe dọa đến tính mạng của chúng hơn, những con voi có thể hiểu sự hướng dẫn bằng tay của con người, voi có thể nhớ đường đi đến các hố chứa nước khi trải qua không gian và thời gian vô cùng dài. Điều này thực sự cần thiết đối với loài voi khi sống ở sa mạc, nơi mà rất khan hiếm nước, voi thường hình thành liên kết chặt chẽ với đồng loại và có thể nhận ra bạn bè, người thân ngay cả sau khoảng thời gian dài xa cách.

Voi còn thể hien tình cảm đối với những con voi đã chết, những con voi châu Á thường an ủi nhau khi đau khổ. Những con voi sử dụng cả tiếp xúc thể xác và âm thanh cũng như các cử chỉ thoải mái, chạm vào cơ thể nhau và phát tiếng chiếp chiếp nhỏ. Loài voi thể hiện cảm xúc, hay bất kỳ loài động vật khác, đều hiểu cái chết giống như con người. Nhưng loài voi đã chứng minh phản ứng rõ ràng với cái chết của đồng loại, thể hiện những cảm xúc thường xuất hiện ở con người như đau buồn và tang tóc. Chúng vuốt ve xương của con voi đã chết và sẽ đứng gần cơ thể đó trong nhiều giờ. Đôi khi, chúng còn cố gắng chôn hài cốt của con voi đã chết đó. Chúng không hành xử như vậy đối với các loài động vật khác. Giống với con người, loài voi cũng phải chịu những chấn thương tâm lý vô cùng nặng nề khi chứng kiến cái chết của đồng loại.