Układy nerwowe ptaków są jednymi z najlepiej rozwiniętych wśród pozostałych zwierząt. Do najlepiej ukształtowanej części mózgu zaliczyć będziemy mogli móżdżek, który ma przede wszystkim koordynować ruchy, a oprócz niego także obszar kresomózgowia – te natomiast odpowiada za nawigację, zachowania, umiejętność budowania gniazd i instynkt godowy. Większość ptaków posiada jednak osłabiony zmysł węchu, znajdziemy jednak wyjątki, na przykład kiwi, gdzie jest on o wiele bardziej wyostrzony. Zmysł wzroku to jeden z lepiej rozwiniętych ptasich zmysłów i dominuje pomiędzy pozostałymi. Oczy jako, że znajdują się po obu stronach głowy będą powodowały, że pole widzenia wynosi około trzystu stopniu. U ptaków drapieżnych oczy znajdują się bardziej z przodu, co zmniejsza kąt widzenia, jednak z drugiej strony poprawiało będzie jego parametry i percepcję głębi i odległości. Ptaki wodne natomiast charakteryzowały będą się elastycznymi soczewkami, które dają możliwość przystosowania do widzenia zarówno w wodzie jak i w powietrzu. Niektóre z gatunków posiadają także podwójne plamki żółte, co także ułatwia i potęguje widzenie.