A földfelszín és az égitestek alapján történő tájékozódás
A madarak legegyszerűbben a földfelszín képződményei, például a tengerpartok, a folyóvölgyek vagy a hegyvonulatok segítségével tájékozódnak. A tengeri madarak a partvonalakat követik vonulásuk során. A terep jellegzetességei különösen fontosak tavasszal a költőhelyek megtalálásában, a térbeli, tájképi jellemzőket a fiatal madarak a kirepülés utáni felfedező mozgások (diszperzió) során jegyzik meg. A tereptárgyak igazi szerepe a madarak tájékozódásában azonban még nagyrészt tisztázatlan. A madarak tájékozódásában fontos szerepet játszanak az égitestek: a Nap, a csillagok és a Holdról visszaverődő fény.
A Nap-iránytű szerepét alátámasztja az a seregélyekkel végzett vizsgálat is, amelynek során az orientációs kalitkában tartott madarak a Napot látva ugyanabba az irányba próbáltak elrepülni, amely irányba a szabadon élő társaik vonulnak. Ha felhős égboltot utánozva a Napot eltakarták, akkor a kalitkában lévő seregélyek határozott irányválasztása megszűnt. Ha a napsugarak beesési szögét egy tükörrel megváltoztatták, akkor a madarak az új, virtuális napállásnak megfelelően módosították az irányt. A Nap állása szerint tájékozódó madaraknak ismerniük kell a pontos időt. Ha ezt tudják, már pontosan megállapítható a Nap helyzetéből az irány, mivel az délben áll legmagasabban az égen. Felhős időben a napkelte és napnyugta polarizált fénysugarainak mintázata is elegendő a madaraknak a helyes vonulási irány kiválasztásához. A csillagok is jelentős eszközök az éjszaka vonuló madarak tájékozódásában, amit több kísérlet is bizonyít. Planetáriumban vizsgált madaraknál megfigyelték, hogy természetes helyzetű csillagállás esetén a madarak a megfelelő vonulási irányt választották, míg a 180 fokkal elforgatott égbolt esetén az ellentétes irányba mozdultak el. Ha a csillagokat eltakarták, akkor a madarak nem mutattak határozott iránytartást. Azonban nem a csillagok fénye, alakja vagy a csillagképek mintázata fontos a madarak tájékozódása szempontjából, hanem az égitestek forgása, a rotációs tengely helyzete. A csillagiránytű használatát, amelyhez nem szükséges az idő ismerete, a madaraknak fiatal korban, az első vonulás előtt meg kell tanulniuk, ellentétben az öröklött Nap-iránytűvel. A madarak képesek megállapítani a csillagos égbolt látszólagos forgási középpontját, az északi irányt.