Las aves, al igual que los seres humanos, necesitan respirar para introducir oxígeno en sus cuerpos y desechar el dióxido de carbono. Su sistema respiratorio está bien adaptado para el vuelo, que demanda una gran ventilación del organismo. La frecuencia de respiraciones varía según el tamaño del ave. Así, un colibrí en reposo puede respirar hasta más de 200 veces por minuto, mientras que un pavo respira alrededor de unas 10 veces por minuto. Al volar, la tasa de respiración del ave aumenta entre 12 y 20 veces más.

Una de las características más notorias del sistema respiratorio de las aves es la presencia de sacos aéreos. Estas estructuras son una especie de prolongaciones de los pulmones que penetran en algunos huesos y órganos. Según la especie, el número de sacos aéreos oscila entre seis y doce. Los sacos también ayudan a reducir el calor producido al volar.

El ave requiere dos respiraciones completas para que el aire entre a su cuerpo y salga fuera de él. El aire con oxígeno ingresa al cuerpo del ave a través de las aberturas nasales o nostrilos, ubicados en la base del pico. Sigue su camino por medio de la tráquea hasta llegar a la siringe, estructura que permite al ave emitir sonidos. En este punto, la tráquea se ramifica en dos bronquios. El aire con oxígeno pasa entonces a unos sacos aéreos abdominales. Cuando el ave exhala, ese aire pasa de dichos sacos a los pulmones. Al inhalar nuevamente, el aire se mueve de los pulmones a los sacos aéreos anteriores y a los sacos situados en el tórax y entre las clavículas. Cuando el ave exhala nuevamente, el aire pasa a los bronquios y de ahí sale al exterior del organismo.

La respiración en las aves está controlada por contracciones de los músculos adyacentes a la caja torácica. Esos movimientos musculares ensanchan o reducen el tamaño de la cavidad del pecho y fuerzan el aire a circular por los sacos aéreos. Todas las adaptaciones anteriores contribuyen a una alta tasa de intercambio gaseoso.

La siringe es el órgano vocal de las aves. Se ubica en la base de la tráquea, y produce sonidos complejos sin las cuerdas vocales que tienen los mamíferos. Los sonidos se producen por vibraciones en las paredes de la siringe o por la vibración del aire que pasa por la siringe. Solamente las aves y los cocodrilos tienen este órgano especializado y les permite a muchas especies (como los loros, los estorninos, los cuervos, los arrendajos, las urracas, etc.) imitar la voz humana. Puesto que la siringe se ubica donde la tráquea se bifurca para formar los bronquios muchos pájaros cantores pueden producir dos sonidos o más simultáneamente.

El aparato reproductor de las aves presenta la estructura básica de los mamíferos, aunque tienen ciertas particularidades que los diferencian de aquéllos. Está formado por dos testículos en los machos o dos ovarios en las hembras, localizados en la cavidad abdominal y cuyos conductos respectivos desembocan en la cloaca o en los orificios genitales. En las hembras de muchas aves usualmente funciona el ovario izquierdo, mientras que el derecho permanece atrofiado. La fecundación es interna y se produce por oposición de cloacas. El pene de las aves es muy pequeño y por lo tanto el semen es depositado en la cloaca y los espermas hacen su trabajo. La duración de la cópula es muy variable; mientras que en algunas especies dura tan solo unos segundos, en otras dura hasta 25 minutos. Algunas, como las golondrinas, pueden copular mientras están en el aire. Al inicio de la época reproductiva, los órganos sexuales aumentan de tamaño. Los testículos, por ejemplo, pueden aumentar hasta cientos de veces.

Los huevos se componen de una cáscara externa porosa; una sustancia albuminoide gelatinosa e incolora, la clara; una región discoidal proteica y amarilla, la yema, que constituye la verdadera célula-huevo; la chalaza, conjunto de filamentos que unen la yema a la cáscara, y una cámara de aire, situada entre esta última y la clara. En la hembra, los componentes nutritivos de la yema de huevo se fabrican en el hígado y se transportan al ovario por medio de la sangre. Ahí se reúne con el óvulo o célula sexual femenina, producido en el ovario funcional de la hembra. El óvulo, junto con la yema, maduran y bajan a lo largo de un tubo denominado oviducto. Cada sección del oviducto va añadiendo una parte a la yema a medida que ésta baja por él, de esta manera se va formado el huevo. En este último, puede ocurrir la fertilización, es decir, la unión del óvulo con el espermatozoide. En el útero de la hembra se añade la cáscara y varios pigmentos. Finalmente, el huevo pasa a través de la vagina y sale por la cloaca.

La mayoría de las aves depositan sus huevos por la mañana, después de que la cáscara dura se ha ido formando por la noche, mientras duermen.

Dentro de la cáscara porosa del huevo, están tres membranas. Este sistema de membranas tiene vasos sanguíneos que permiten al ave en desarrollo obtener oxígeno y desechar dióxido de carbono.

Los huevos pueden tener diferentes colores, formas y tamaños. Gallinas, palomas, búhos, vencejos, loros y colibríes ponen huevos de cáscara blanca. Tinamúes, zorzales, garcetas y muchas otras aves ponen huevos de color azul o verdoso, con motas o sin ellas. Las aves que anidan cerca de riscos, tienen huevos piriformes, es decir, en forma de pera. Esto evita que el huevo salga rodando sin control y se rompa. En lugar de eso, el huevo gira en círculos hasta detenerse. Las aves que anidan en huecos, donde hay poca probabilidad de que el huevo rote y caiga, usualmente ponen huevos redondos.

La incubación puede considerarse como una "gestación externa" del huevo, cuyo fin es que el embrión se desarrolle mediante el aporte de calor por contacto de los huevos con el cuerpo de la hembra en el nido.

La fisiología reproductiva en aves silvestres está regulada por los controladores fisiológicos estacionales tales como: el fotoperiodo, la temperatura, el comportamiento de la bandada, la abundancia de alimento, la disponibilidad de sitios de nidificación y el bajo riesgo predatorio.

En los climas templados el principal factor disparador es el aumento de los períodos de luz, mientras que en los climas secos lo es el período de lluvias, que aumenta la disponibilidad de alimento. Esto estimula el desarrollo gonadal.

Terminada la temporada de reproducción, el acortamiento de los días de verano estimula la resorción del tejido gonadal y permite el inicio de la muda.

Al igual que los demás vertebrados, las aves tienen un sistema nervioso que es el centro de control del organismo. Está integrado por el encéfalo, la médula espinal y los nervios. El cerebro de un ave puede ser hasta diez veces más pesado que el de un reptil del mismo peso; pero un poco menos que el de un mamífero de peso similar. El cráneo de las aves está en su mayoría ocupado por el cerebro y por los ojos.

Las aves tienen un sentido de la vista muy desarrollado. Son capaces de percibir los colores. Sus ojos grandes, que en ciertos casos pesan más que el cerebro, tienen movilidad limitada. Los búhos tienen los ojos fijos, pero esto se ve compensado porque su cabeza puede rotar en ángulos de hasta 270 grados. Las aves depredadoras tienen visión bifocal; la mayoría posee visión binocular parcial. La agudeza visual de las rapaces y otras especies es el doble o el triple que la humana.

El oído de estos animales también está bien desarrollado, particularmente en el caso de las aves nocturnas. Los búhos, que tienen una excelente visión nocturna, de todas formas también usan el oído para localizar y captar a sus presas de noche. El oído es particularmente importante en zonas forestales, donde es imposible mantener el contacto visual, por eso el gran desarrollo de sus trinos, cantos y otros efectos sonoros. La capacidad auditiva de las aves es mucho más amplia. Lo que para nosotros puede parecer una sola nota, para un ave pueden ser hasta diez notas independientes.

Su sentido del tacto está por lo general concentrado en zonas no cubiertas con plumas, como el pico y las patas. Aves como la espátula rosada, tienen un sentido del tacto muy desarrollado en el pico, el cual utilizan cuando buscan su alimento.

Podemos deducir que el sentido del gusto está también poco desarrollado, aunque se piensa que pueden percibir algunos tipos de sabores al igual que los mamíferos, pero tienen menos papilas gustativas que éstos. Esta deficiencia se hace notable si se sabe que algunas aves tienen no más de 70 papilas en la lengua, mientras que la lengua humana cuenta con alrededor de 10 000. En ciertos casos no son sensibles al dulce, al amargo o al ácido.

Las aves no tienen glándulas sudoríparas como los mamíferos. Ellas se refrescan buscando la sombra, dejando que el calor escape a través de las áreas desnudas de su organismo - exponen esas partes a la acción del aire fresco- o respirando rápidamente a través de la boca para disipar el calor del interior de su organismo. Si tienen frío, tiritan o esponjan su plumaje para atrapar el aire, a manera de aislante.

Los lóbulos olfatorios del cerebro de las aves son de tamaño reducido; por tanto, en general el olfato es el sentido más pobremente desarrollado. Algunas excepciones a esto son ciertos zopilotes, los cuales encuentran la carroña por medio del olfato.

La voz de las aves es producida por la siringe, ubicada en el cuello y formada por una serie de membranas, las cuales al hacer pasar el aire a través de ellas producen sonidos. Funcionan de manera similar a nuestras cuerdas vocales. Para hacerlas vibrar hace falta mucha potencia, lo que consiguen con la contracción de los músculos respiratorios. La siringe está subdividida en dos fuentes sonoras completamente independientes, lo cual permite emitir varios sonidos a la vez. Muchas aves establecen su territorio de cría por medio del canto, repeliendo a los machos intrusos y atrayendo a las parejas potenciales.

A diferencia de todos los otros vertebrados, las aves han desarrollado dos sentidos más. El primero es la percepción de los cambios de presión barométrica, que les permite detectar diferencias de presión muy sutiles. Se piensa que este sentido está localizado en el oído medio. Por otro lado, son capaces de detectar cambios en el magnetismo terrestre, lo cual es una ayuda importante como orientación para realizar las migraciones. Este sentido se encuentra localizado cerca de los nervios del olfato en forma de cristales de un mineral magnético, la magnetita, la cual reacciona con los cambios del campo magnético de la Tierra.

El aparato digestivo de las aves es muy similar al de los mamíferos, aunque poseen peculiaridades morfológicas y estructurales diferentes.

El pico, que comprende las mandíbulas que forman un pico óseo. La forma del pico está estrechamente ligada al régimen alimenticio. En la actualidad todas las aves están desprovistas de dientes aunque en edades geológicas anteriores hubo aves provistas de éstos.

En la cavidad bucal de las aves desembocan las glándulas salivales y donde se encuentra la lengua, que generalmente es puntiaguda y muchas veces posee revestimiento córneo.

El tubo digestivo comienza con la faringe, seguida del esófago, que en las aves se modifica al producirse un ensanchamiento en su parte anterior llamado buche, que no interviene en la digestión, y cuya finalidad es almacenar elementos nutritivos que permanecen aquí algún tiempo reblandeciéndose. En algunas especies produce un líquido para la crianza de los jóvenes.

De aquí los alimentos pasan a la región posterior, la molleja, que es musculosa con paredes de gran fortaleza,  y que está más desarrollada en las aves que se alimentan de grano. Su función es la total trituración de los alimentos, ya que al estar éstos animales privados de dientes no pueden masticar. Para ello actúan conjuntamente su resistente musculatura, el jugo gástrico y piedras que el animal ha ingerido previamente. Tras este proceso el alimento se encuentra en condiciones de pasar al intestino. El intestino es muy flexuoso, prácticamente igual que en los mamíferos, sólo se diferencia porque en las aves, la parte posterior del mismo es más corta y recta y presenta menor diámetro que la zona inmediatamente anterior, el intestino medio. En la unión del intestino y el recto existen por regla general dos ciegos alargados. El recto desemboca en la cloaca que da salida a las heces. La cloaca es el lugar donde se almacena la orina y la materia fecal, y también es la desembocadura del sistema reproductor.

El sistema circulatorio de las aves está compuesto por un corazón, aorta y un sistema complejo de venas y arterias.  El corazón está formado por cuatro cavidades, dos aurículas y dos ventrículos, como en los mamíferos, lo cual evita la mezcla de la sangre venosa que viene del cuerpo, con la oxigenada que ha sido purificada en los pulmones. Los glóbulos rojos carecen de núcleo después del nacimiento.

La separación perfecta de los dos lados del corazón obliga a que la sangre tenga que pasar dos veces por este órgano en cada circuito; el resultado es que la sangre aórtica de aves y mamíferos contiene más oxígeno que los vertebrados inferiores, por lo tanto tienen sangre caliente.

La estructura y la forma del esqueleto de un ave se relaciona con su forma de vida. Los huesos de estos animales son huecos o casi huecos y están llenos de aire, lo cual los hace ser muy livianos; por ejemplo, el esqueleto de un águila constituye menos del 10% del peso total del animal. A pesar de ello, los huesos de las aves son fuertes y muchos de ellos están fusionados, lo cual crea un esqueleto rígido.

Las vértebras del cuello son muchas y forman una serie muy flexible, mientras que las del dorso están firmemente unidas entre sí.

El esternón presenta casi siempre una fuerte cresta o quilla para la inserción de los músculos del pecho que intervienen en el movimiento de las alas.

La columna vertebral termina casi siempre en un hueso más o menos puntiagudo, el pigostilo, en el que se insertan las plumas de la cola en forma de abanico.

El pie aparece formado solamente por los huesos de los dedos o falanges. Aquí están soldados en un hueso único con el tarso o base del pie, constituyendo el tarso-metatarso, que es lo que aparece como pata del ave.

Los huesos huecos están vinculados con el aparato respiratorio. El ave respira con dos pulmones, pero lleva en dicho aparato nueve o más cámaras de aire accesorias llamadas sacos aéreos, con ramificaciones que envuelven los distintos órganos y penetran en los huesos, contribuyendo a reducir el peso del animal.