Des cinq sens, la vue et l’ouïe jouent clairement un rôle majeur chez les oiseaux. D’un point de vue anatomique, l’œil des oiseaux a plus à voir avec celui des reptiles qu’avec celui des mammifères : il est fixé au crâne par un anneau cartilagineux.
De forme plus plate que le nôtre, l’œil des oiseaux offre paradoxalement une plus grande profondeur de champ : des objets proches comme lointains apparaissent nets simultanément. On considère que leur vision est au moins aussi performante que celle des primates. Leurs yeux sont très développés. Par exemple, ils représentent 15 % de la tête chez l’étourneau. Les yeux des rapaces sont même nettement plus grands proportionnellement que les nôtres. À l’exception des rapaces nocturnes, les yeux des oiseaux sont disposés de chaque côté de la tête, en position latérale, comme les chevaux, plutôt que frontale comme chez l’homme. Cette disposition offre un champ de vision panoramique, ce qui est utile par exemple pour détecter un prédateur à l’approche. Le revers de la médaille est que les oiseaux ont une capacité plus limitée à apprécier les distances : leur vision est essentiellement monoculaire, c’est-à-dire que les images de chacun de leurs yeux se recoupent peu. Or, les distances ne peuvent être correctement estimées que pour des objets situés dans la portion du champ visuel commune aux deux yeux (stéréoscopie). Les rapaces nocturnes ont quant à eux les yeux en position frontale comme nous : la stéréoscopie leur permet de déterminer précisément la position de leur proie lorsqu’ils fondent dessus. Les autres espèces doivent donc compenser leur handicap par des mouvements de la tête en direction de l’objet.
