鸽子在白天飞行时，主要借助太阳的位置来辨认方向。在没有太阳的阴天或者晚上，则主要依靠地球磁场来导航。鸽子的上喙和脑中都存在着磁性物质，像一个微型罗盘，可以感应地磁场的变化。
而麻醉实验则表明，嗅觉在鸽子的导航中也扮演着重要的作用，但无法证明它们仅通过嗅觉即可以完成远距离的返巢。
鸽子晚上靠地球磁场来导航。
在鸽子的上喙部位具有一种能够感应磁场的晶胞，是结晶状的类似磁铁矿的组织，正是这种器官可以让鸽子感应到地球磁场，从而为它的飞行导航。
研究者认为鸽子在某个地方长大时，其感应磁场的器官熟悉当地的地球磁场状况，并且记住这个位置，因此不管它飞出去之后身处什么地方，它都能依靠对磁场的经纬坐标判断来辨别方向。
