Khả năng nhận biết bản thân qua gương được các nhà khoa học gọi là "khả năng tự nhận thức bằng thị giác", điều này đòi hỏi sự kết hợp giữa ba yếu tố là bản thân, hành động và hình ảnh nhìn thấy trong gương. 

Các thí nghiệm khoa học đã chỉ ra rằng chỉ có một số loài động vật rất thông minh mới có thể nhận ra bản thân của mình khi nhìn vào gương, và trẻ sơ sinh của con người chỉ có được khả năng này sau 18 tháng tuổi.

Để đo lường xem động vật có khả năng tự nhận thức bằng thị giác hay không, nhà tâm lý học động vật Gordon Gallup đã thiết kế một "bài kiểm tra gương" vào năm 1970. 

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu gây mê con vật, sau đó đánh dấu bằng sơn đỏ tại một nơi trên cơ thể mà con vật thường không thể nhìn thấy. Khi con vật thức dậy, họ đặt một chiếc gương trước mặt nó. Nếu con vật nhìn vào gương và di chuyển để chạm vào và kiểm tra điểm đã đánh dấu thì được coi là đã vượt qua bài kiểm tra.

Các thí nghiệm đã phát hiện ra rằng hầu hết các loài động vật phản ứng bằng cách coi mình trong gương như một loài động vật khác, chẳng hạn như thể hiện sự thù địch hoặc thậm chí là hành vi hung hăng. Tuy nhiên, chỉ một số loài động vật có thể nhận ra rằng chúng đang ở trong gương và hoàn thành hành động chạm.

Gallup đã cho một nhóm tinh tinh chưa từng soi gương một chiếc gương. Và chỉ sau một khoảng thời gian ngắn, hành động của chúng đã thay đổi: chúng nhận ra bản thân trong gương, và sử dụng hình chiếu ấy để chải chuốt và tự khám phá bản thân mình.

Ngoại trừ con người, 7 loài động vật có vú đã vượt qua bài kiểm tra. Ba trong số chúng là họ hàng gần nhất của loài người: hắc tinh tinh, bonobo (tinh tinh lùn) và đười ươi. Trong đó, thử nghiệm trên tinh tinh là đầy đủ nhất. Con tinh tinh trong thí nghiệm ngay lập tức chạm vào vết đỏ trên trán sau khi soi gương, nó cũng dùng mũi ngửi các đầu ngón tay để xác nhận đó không phải là vết máu. Nhìn chung, tỷ lệ vượt qua bài kiểm tra của tinh tinh là 75%. Về cơ bản, tinh tinh trưởng thành có thể nhìn vào gương và nhận ra bản thân mình còn những con non thì không.

Ba loài cá voi có răng cũng đã vượt qua bài kiểm tra đó là cá voi sát thủ, Pseudorca crassidens (cá ông chuông) và cá heo mũi chai. Chúng thực sự là những động vật thông minh nhất đại dương. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đã tiến hành thử nghiệm này trên 3 con voi cái Châu Á, nhưng kết quả là chỉ có một con vượt qua bài kiểm tra thành công.

Những con vật này nhận biết trực quan bản thân trong hai giai đoạn. Đầu tiên là giai đoạn phát hiện. Động vật liên tục thực hiện các chuyển động kỳ lạ để xác nhận rằng hành động của những thứ trong gương là đồng bộ với chính chúng. 

Sau đó đến giai đoạn khám phá, khi nhận ra mình đang ở trong gương, con vật sẽ cố gắng điều chỉnh cơ thể của mình, cố gắng nhìn qua gương những bộ phận mà nó thường không thể nhìn thấy. Ví dụ, cá heo mũi chai liên tục nhìn vào gương từ nhiều góc độ khác nhau, trong khi voi đưa lưỡi lên gương để kiểm tra miệng.

Vì khả năng tự nhận thức của con người được tạo ra trong vỏ não, bởi vậy nhiều học giả từ lâu đã tin rằng những động vật không phải động vật có vú sẽ không thể có khả năng tự nhận thức bằng thị giác vì chúng không có vỏ não. Tuy nhiên, chim chích chòe Châu Âu lại vượt qua được bài kiểm tra soi gương, và những con chim bồ câu được huấn luyện cũng có thể làm được như vậy.

Bất ngờ hơn nữa, có một loài cá được gọi là cá lau kiếng, và ba loại kiến cũng có khả năng tự nhận diện bằng hình ảnh. Có vẻ như việc nhìn vào gương và nhận ra bản thân mình hoàn toàn không phải là khả năng độc hữu của động vật có vú. Mặc dù một số loài chim, cá và thậm chí cả kiến ​​không có vỏ não nhưng chúng cũng tạo ra khả năng tự nhận thức thông qua hệ thống thần kinh trung ương, do đó có thể coi đây là một hiện tượng tiến hóa hội tụ.

Các nhà khoa học cũng đã tiến hành thử nghiệm trên các loài động vật khác được công nhận là thông minh, bao gồm động vật có vú như khỉ đột, vượn, khỉ đầu chó, các loài khỉ khác nhau, sư tử biển, gấu trúc khổng lồ, chó mèo nhà, vẹt và quạ, một số các loài chim khác, và loài bạch tuộc không xương sống thông minh nhất, nhưng tất cả chúng đều không thể tự nhận ra được bản thân của mình khi ở trong gương.

Trong những năm gần đây, thử nghiệm này bắt đầu bị chỉ trích rất nhiều, bởi một số học giả chỉ ra rằng thử nghiệm có giá trị hạn chế đối với những động vật sử dụng thị giác yếu. Ví dụ, chó và mèo chủ yếu dựa vào khứu giác và thính giác, thị giác đối với chúng không quá quan trọng, chúng chắc chắn có khả năng nhận biết chính mình, nhưng chúng nhận ra mùi của chính mình chứ không phải hình ảnh của chính mình.

Trong thế giới của khỉ đột, khỉ đầu chó và nhiều loại khỉ khác, việc nhìn thẳng vào nhau trong thời gian dài là dấu hiệu của sự hiếu chiến, và đó có thể là lý do khiến chúng thất bại trong bài kiểm tra.

Một số loài động vật khác không thực hiện các cử động chạm, có lẽ vì chúng không quan tâm đến việc đánh dấu. Ví dụ như loài vượn không có thói quen tự chăm sóc lông, dù thông minh và có thể nhận ra mình trong gương thì chúng cũng có thể không chạm vào dấu vết, vì chúng chẳng hề quan tâm đến vẻ ngoài.