据人们所知，鸟类在迁徙的过程中利用很多东西来为自己导航，其中包括地标、太阳的角度、星星、气味，甚至还有地磁场。不过，科学家还是无法确切地知道候鸟究竟是用什么作为地图和罗盘的，更不用说怎么使用它们了。比如说有一群鸟不仅仅是飞向地理学上泛指的中美洲地区，而是飞向该地区某一个特定的地点。它们怎么知道自己什么时候能到达目的地？
或许它们对当地的情况十分熟悉，可是它们又怎么能如此精确地定向导航，飞过一个并不熟悉的地区上空，甚至是在漆黑的夜晚穿越海洋上空？有可能是以前迁徙过的鸟给整个鸟群带的路。但这似乎只是一个比较浅显的解释而已。鸟类学家也深知这一点，因为在许多时候，幼鸟的双亲会在年底之前先行出发，留下幼鸟自己独立生活，直到幼鸟发育完全、能够自己完成迁徙时，它们才自行上路。尽管可能从未去过那里，但是看起来鸟类似乎知道自己迁徙的目的地，这大概是因为鸟类的基因中已经包含了相关信息的缘故。
大部分的研究是针对鸟类的导航罗盘而展开的。比如，人们发现，即使是在阴天，鸟类也能根据偏振光判断太阳的方向，然后确定所处位置和飞行方向。即使对信鸽的研究已经持续了数百年，人类还是不知道为什么信鸽被装在封闭的箱子里带到几百公里之外的地方后，它们仍然能够准确地找出回家的方向。