有的动物学家认为，鸟类的迁徙是外界环境条件变化与其体内生理状况相互作用的结果，如日照和温度的变化，影响到鸟类的神经系统、内分泌器官和性器官的机能也随之变化，促使鸟类发生相应的反应，这种反应逐年加强，世代相传，就形成了固定不变的迁徙本能。
有的科学家认为，蝴蝶迁飞和鱼虾的洄游与生殖和气候条件有关。例如，美洲的“彩蝶王”每年秋末从加拿大迁飞到墨西哥马德雷山脉的陡峭山谷中去繁殖后代；欧洲的峡蝶，每年秋季都要迁飞到非洲，以避开严冬的威胁。又如，对虾和小黄鱼春天的洄游是为了产卵繁殖，所以叫做生殖洄游；而秋末的洄游，是为了躲避隆冬的寒冷，寻找合适的越冬场所。也有的科学家认为，蝶类的迁飞和鱼虾的洄游，是气温、气压、光照、风雪、水温、食物等环境条件的变化和生理上的刺激相互作用的结果。
但是，上述观点却难以服众。因为这些观点自然引起另一些问题：为什么只是部分鸟类进行迁徙，而另外的鸟类气候再冷也终年不离开故乡(如企鹅和海鸥)?同时，为什么部分北极燕鸥迁徙的时间定得十分准确，不到时间即使其中一些鸟儿由于繁殖气候寒冷而死亡也不迁徙?而另一些鸟类生栖的环境很适合其生存和繁殖，但它们每年却仍然按时迁徙呢?
不仅动物的迁徙原因含糊不清，而且动物迁徙时准确地辨别方向的能力也同样令人费解。例如燕子每年春季归来时，能够准确无误地找到它们去年搭的窝。又如鲑鱼，经过几千里的迁徙返回之后，能准确无误地回到它们出生的河流中。还有绿色海龟，它们从巴西海洋开始迁徙，经过2200公里的旅程，抵达阿森松岛，此后又准确无误地返回巴西海岸。科学家们对上述现象进行了长时间的研究，但是，迄今为止，仍然不能揭示这种奇特现象的真正奥秘。
众所周知，在北半球，太阳白天是从右向左“运动”。在这些地区进行旅行的任何人要想依靠太阳辨明方向，都必须准确无误地掌握时间，还必须进行必要的时差换算。令人惊讶的是，一些动物也有这种非凡的本领。生物学家瓦利亚姆·基吐纳曾在书中写道：“鸽子在飞行中能够准确无误地确定自己的方向和路线，因为它能选择一个与太阳间的固定角度，同时能够在飞行中1小时调整15次角度，即太阳白天位置变化的次数。简而言之，鸟儿能够最准确地感觉到时间，它们是通过身体中像钟表似的感觉器官在天空飞行中计算太阳位置的。”
科学试验表明，动物迁徙时对方向的掌握主要依赖于视觉。很多昆虫如蜜蜂、蚂蚁和蜘蛛，在运动中根据太阳变化的位置连续不断地调整方向，调整的线路几乎会是笔直的。但是这些昆虫是否仅依赖视觉判定方向呢?基吐纳教授认为，除视觉之外，它们还依赖身体中的“磁罗盘”。如当它们处于一个陌生的地方、距家仅有几公里时，它们使用一个“磁罗盘”掌握方向，时刻知道北极的方向。对此，科学家们则难于了解。
飞禽是否真能凭地球的磁力辨认方向，是争议了很久的问题。如今研究人员认为，不仅飞禽，鱼、昆虫甚至病毒都能感受磁场。但动物怎样感知磁场却仍然是个谜。
昆虫和鸟类还有另一种特殊的本领，如鸽子具有人类所没有的观看天体的本领。万里无云的天空在蜜蜂的眼中并不是蔚蓝的，而是一条阴暗且又发光的带子。即使天空中乌云密布，蜜蜂的眼中也会有光，使它能够正确地计算出太阳的位置，但尽管如此，科学家们对蜜蜂辨别方向的能力却迷惑不解。倘若白天依靠太阳分辨方向较难，那么部分鸟类在夜间飞行中依靠星星的位置分辨方向就更难了。专门研究动物行为的专家萨提劳·艾姆琳说：“太阳只有一个，是按照一定的固定规律运动的，但是，星星却有几千颗，在夜间不同的时刻分别出现在天空中，而这些时刻则又因季节的不同而各异。”
