Зрение - основной рецептор дальней и ближней ориентации птиц. В отличие от других позвоночных среди них нет ни одного вида с редуцированными глазами. Глаза очень велики по относительным и абсолютным размерам: у крупных хищников и сов по объёму они равны глазу взрослого человека. Увеличение абсолютных размеров глаз выгодно потому, что позволяет получить большие размеры изображение на сетчатке и тем самым яснее различить его детали. Относительные размеры глаз, отличающиеся у разных видов, связаны с характером пищевой специализации и способами охоты .У преимущественно растительноядных гусей и куриных глаза по массе примерно равны массе головного мозга и составляют 0.4-0.6% от массы тела, у ловящих подвижную добычу и высматривающих её на больших расстояниях хищных птиц масса глаз в 2-3 раза превышает массу мозга и составляет 0.5-3% от массы тела, у активных в сумерках и ночью сов масса глаз равна 1-5% массы тела.

У разных видов на 1 мм² сетчатки находится от 50 тыс. до 300 тыс. фоторецепторов - палочек и колбочек, а в области острого зрения - до 500 тыс. - 1 млн. При разном сочетании палочек и колбочек это позволяет либо различать многие детали объекта, либо его контуры при низкой освещённости. Основной анализ зрительных восприятий проводится в зрительных центрах головного мозга; ганглиозные клетки сетчатки реагируют на несколько стимулов; контуры, цветовые пятна, направления перемещений и т.д. У птиц, как и остальных позвоночных, на сетчатке есть участок наиболее острого зрения с углублением (ямкой) в его центре. У некоторых видов, питающихся преимущественно подвижными объектами, есть две области острого зрения: у дневных хищников, цапель, зимородков, ласточек; у стрижей лишь одна область острого зрения, и поэтому их способы ловли добычи на лету менее разнообразны, чем у ласточек. В колбочках находятся масляные капли - цветные( красные, оранжевые, голубые и др.) или бесцветные. Вероятно, они выполняют роль светофильтров, повышающих контрастность изображения. Очень подвижный зрачок предотвращает излишнюю засветку сетчатки( при быстрых поворотах в полёте и т.п.).

Аккомодация( наводка глаза на резкость) осуществляется изменением формы хрусталика и его одновременным перемещением, а также некоторым изменением кривизны роговицы. В области слепого пятна (места вхождения зрительного нерва ) расположен гребень - богатое сосудами складчатое образование, вдающееся в стекловидное тело. Основная его функция - снабжение стекловидного тела и внутренних слоёв сетчатки кислородом и удаление продуктов метаболизма. Гребень есть и в глазах пресмыкающихся, но у птиц, видимо, в связи с большими размерами глаз, он значительно крупнее и сложнее. Механическая прочность крупных глаз птиц обеспечивается утолщением склеры и появлением в ней костных пластинок. Хорошо развиты подвижные веки, у некоторых птиц несущие ресницы. Развита мигательная перепонка (третье веко), двигающаяся непосредственно по поверхности роговицы, очищая её.

У большинства птиц глаза расположены по бокам головы. Поле зрения каждого глаза составляет 150-170 градусов, но поле бинокулярного зрения невелико и составляет у многих птиц лишь 20-30 градусов. У сов и некоторых хищных птиц глаза смещаются к клюву и поле бинокулярного зрения возрастает. У некоторых видов с выпуклыми глазами и узкой головой (некоторые кулики, утки и др.) общее поле зрения может быть 360 градусов, при этом узкие (5-10 градусов) поля бинокулярного зрения образуются перед клювом (облегчает схватывание добычи ) и в области затылка(позволяет оценивать расстояние до приближающегося сзади врага ).У птиц с двумя областями острого зрения они обычно расположены так, что одна из них проецируется в область бинокулярного зрения.

Все птицы обладают цветным зрением, распознавая не только основные цвета, но и их оттенки и сочетания. Поэтому в оперении птиц так часто встречаются яркие цветные пятна, выполняющие функцию видовых меток. Острота зрения птиц, видимо, превосходит в несколько раз остроту зрения человека. Например, сокол сапсан видит двигающуюся добычу размером с галку на расстоянии около 1 км.Птицы различают не только перемещения предметов и их контуры, но и детали формы и окраски, рисунок и фактуру поверхностей. Поэтому зрительные восприятия используются птицами и для получения разнообразной информации об окружающем мире, и как важное средство при внутри- видовом и межвидовом общении.

Орган слуха, подобно органу зрения, служит у птиц важным рецептором ориентации и общения. Анатомически орган слуха сходен с органом слуха пресмыкающихся, особенно крокодилов, но благодаря мелким преобразованиям функционально он не отличается от значительно более сложного и дифференцированного органа слуха млекопитающих. Внутреннее ухо птиц отличается от внутреннего уха крокодилов лишь несколько лучшим развитием улитки - удлинённого выроста круглого мешочка -и более сложным внутренним её строением (увеличением числа чувствующих клеток) .Возрастают размеры полости среднего уха, а единственная слуховая косточка - стремечко - имеет усложнённую форму, увеличивающую её подвижность при колебаниях барабанной перепонки, имеющей у птиц куполообразную форму и большие размеры. Барабанная перепонка погружена ниже уровня кожи и к ней ведёт канал - наружный слуховой проход, по краю которого у части видов птиц образуется складка кожи - зачаток наружного уха (хорошо развит у сов). Контурные перья, прикрывающие наружный слуховой проход, по структуре отличаются от перьев близлежащих участков головы и служат не только для механической защиты слухового прохода, но и для организации звукового потока (могут приподниматься, выполняя роль рупора у открывшегося слухового прохода, или, наоборот, прижиматься, пропуская лишь звуковые волны ограниченного диапазона и т.п.).

Птиц с плохо развитым слухом, видимо, нет. Большинство видов слышит в большом диапазоне - от 30 до 20 тыс. Гц, то есть примерно в диапазоне обострённого человеческого слуха; некоторые виды, вероятно, способны воспринимать и ультразвуки до 35-50 кГц, присутствующие и в их голосе. В этом диапазоне орган слуха проявляет особую чувствительность к биологически важным для данного вида звукам (сигналам своего вида, звукам, издаваемым более обычными пищевыми объектами или врагами, и т.п.). Многие птицы с большой точностью (2-3 градуса) способны определять положение источника звука. Особенно высока точность звуковой локации( около 1 градуса) у сов, которые успешно ловят добычу "на слух", не видя её. У немногих птиц (гуахаро из козодоеобразных, стрижи-саланганы), гнездящихся в слышимом, а не ультразвуковом, как летучие мыши, диапазоне (1.5-7 кГц) отрывистые звуки и улавливая их отражение, птицы в темноте облетают препятствия и находят свое гнездо.

Острый слух и способность к акустическому анализу сочетается у птиц со способностью издавать разнообразные звуки, несущие емкую и биологически важную информацию(звуки общения родителей и птенцов, сигналы тревоги, звуки и позы, регулирующие территориальные отношения, взаимоотношения партнёров и т.д.). Голос и слух обеспечивают возможности звукового общения не только между особями своего вида, но и между разными видами. Так, например, звук тревоги, изданный в лесу сойкой или сорокой, воспринимается как сигнал опасности птицами многих видов. Сходные по внешнему облику близкие виды (например, пеночки) обычно легко различаются по песням и позывам. Поэтому голос играет важную роль изолирующего механизма предотвращающего межвидовые скрещивания. Приобретение устойчивых отличий в позывах и песнях у разных популяций одного вида усиливают изоляцию(разобщение) этих популяций и в конечном счёте может привести к их репродуктивной изоляции, то есть к появлению новых видов. Запись сигналов тревоги или страха и последующее их воспроизведение позволяет отпугивать птиц от тех мест, где они в данный момент могут причинять ущерб (например, скворцов от вишнёвых садов и виноградников в период созревания ягод, многих птиц от аэродромов и т.п.).

Основным звукопроизводящим органом птиц служит нижняя гортань; трахея резонируют (усиливает) звуки, а верхняя гортань, возможно, их несколько модифицирует. Некоторые птицы способны издавать так называемые инструментальные звуки : щёлканье клювом, свист воздуха в маховых (утки, стрепеты и др.) или рулевых (бекасы) перьях в полёте, хлопки крыльями (голуби, козодои) и т.п. Дятлы издают громкую барабанную трель, ударяя клювом о сухой сучок. Эти сигналы также несут биологическую информацию и служат для общения.

Обычно считают, что обоняние у птиц развито слабо. При этом основываются на том, что почти у всех птиц обонятельные доли переднего мозга малы. Однако по сравнению с пресмыкающимися у птиц увеличивается поверхность носовой полости благодаря разрастанию носовых раковин и возрастает площадь обонятельного эпителия. Эти факты и данные пока немногочисленных экспериментов позволяют предполагать, что у некоторых птиц (питающихся падалью хищники, кулики, утки, вероятно, дятлы, некоторые воробьиные и др.) обоняние развито достаточно хорошо и используется при поисках пищи . Так, утки влажный привычный корм обнаруживают по запаху на расстоянии до 1.5 м. У новозеландских киви обоняние служит ведущим рецептором при поисках корма (кстати, глаза у киви относительно очень малы).

Органы осязания у птиц многочисленны и разнообразны. Это свободные окончания чувствующих нервов в коже и различные комплексы чувствующих и опорных клеток с подходящими к ним окончаниями чувствующих нервов, лежащие в области нёба, языка, восковицы, клюва, конечностей (меккелевы тельца, тельца Гранри, тельца Гербста). Осязательную функцию выполняют и перья - нитевидные, щетинки и, в меньшей степени, мелкое контурное перо.

Вкусовые почки (скопления чувствующих клеток, оплетённых нервными окончаниями) расположены в слизистой оболочке ротовой полости, на языке и у его основания. Вкус у птиц развит : многие виды распознают сладкое, солёное, горькое.

Многие факты позволяют предполагать наличие у птиц рецептора, воспринимающего изменения атмосферного давления. Такими рецепторами могут быть расположенные в очинах перьев пергаментообразные дужки - остатки пульпы, питавшей растущее перо; длина дужки меняется при изменении давления, что фиксируется подходящими к отверстию в очине окончаниями нервов. Это предположение требует экспериментального обоснования.

До сих пор очень противоречивы данные о способности птиц ориентироваться в магнитном поле Земли. Возможный рецептор магнитного чувства не называют даже предположительно; высказывалась гипотеза, что магнитное поле может воздействовать непосредственно на нервные клетки головного мозга.

Значительное увеличение по сравнению с пресмыкающимися головного мозга и усложнение его структуры, совершенство органов чувств (особенно зрения и слуха) заметно увеличили возможности ориентировки в быстро меняющихся условиях среды и резко повысили общий уровень высшей нервной деятельности, чему способствовал также высокий уровень метаболизма. Это проявляется не только в наличии сложной системы врождённых рефлексов, но и в высокой способности к выработке разнообразных условных рефлексов и,  следовательно, в резко возросшей роли индивидуального опыта. Сочетание врождённых и приобретённых рефлексов вместе с видовыми морфологическими особенностями (позы, пропорции конечностей, обусловливающие характер движения и т.п.) определяют свойственный каждому виду специфический стереотип поведения.