У птиц по сравнению с пресмыкающимися больший объем головного мозга, прежде полушарий, покрытых корой. У них лучше развит и мозжечок, что связано со сложными движениями, требующие совершенной координации Органы чувств птиц развиты хорошо, особенно зрения, слуха, равновесия. Зато, за некоторыми исключениями, хуже развиты обоняние и осязание.
Птицы имеют острое зрение. Они способны четко различать предметы и их цвет даже на значительных расстояниях. Слуховое отверстие у птиц окруженный перьями, которые способствуют улавливания звуковых волн. У них хорошо развито и чувство равновесия: они очень тонко реагируют на изменения своего положения в пространстве, совершенно координируют все движения.

Высокий уровень развития нервной системы и совершенные органы чувств обусловливают сложное поведение птиц. Она определяется не только сложными инстинктами (например, половыми, строительными или охотничьими), но и способностью к образованию условных рефлексов. Например, попугаи, скворцы, сойки могут запоминать и повторять отдельные слова и целые предложения.