Choć nie ma wyczerpującej definicji udomowienia, wiemy, jakie są jego oznaki – wyznacza je tzw. syndrom udomowienia, czyli zestaw cech występujących w podobnej formie u wszystkich udomowionych gatunków. To właśnie one odróżniają psa od wilka, kota domowego od żbika afrykańskiego czy świnię od dzika, stanowiąc wyznacznik tego, po czym poznać gatunek udomowiony – sztucznie wyodrębniony z dzikiego „oryginału”.

Mechanizm powstawania tych cech uchwycił słynny eksperyment rosyjskiego genetyka Dmitrija Bielajewa, rozpoczęty w 1959 roku w Nowosybirsku. Bielajew selekcjonował lisy srebrzyste wyłącznie pod kątem jednej cechy – niskiej agresywności wobec człowieka – i odkrył, że już po kilkunastu pokoleniach zwierzęta zaczęły spontanicznie nabywać cały szereg innych, niepożądanych zmian: skróciły się im pyski i łapy, pojawiły się łaty na sierści, ogony zaczęły się zawijać. Eksperyment ten dostarczył empirycznego dowodu na to, że syndrom udomowienia jest spójnym pakietem biologicznym, a nie przypadkowym zbiorem cech.

Cechy te obejmują trzy obszary. Pierwszy to zmiany w budowie ciała: mniejsze osobniki, zredukowana czaszka, uproszczone uzębienie oraz zmiany w ubarwieniu sierści. Drugi to zmiany w cyklu życiowym: zanik sezonowości rozrodu, a co za tym idzie – częstsze rozmnażanie się, krótsze ciąże i większe mioty. Trzeci to zmiany w zachowaniu: większa tolerancja na stres, mniejsza agresja oraz łatwiejsze nawiązywanie bezpośredniego kontaktu z człowiekiem. Syndrom udomowienia jest więc zestawem cech ułatwiających zwierzęciu życie z człowiekiem i wokół niego.