thumb|Con ojos orientados hacia adelante el pigargo americano o águila calva tiene un amplio campo de visión binocular.
La visión es el más importante de los sentidos de las aves, dado que es esencial para un vuelo seguro, y este grupo tiene un número de adaptaciones que permiten una agudeza visual superior a la de otros grupos de vertebrados. Para resaltar esto, por ejemplo, se ha descrito a la paloma como "dos ojos con alas". Güntürkün, Onur, "Structure and functions of the eye" in Sturkie (1998) 1–18 El ojo de las aves se parece al de los reptiles actuales, pero tiene un mejor posicionamiento de las lentes, una característica compartida con los mamíferos. Las aves tienen los ojos más grandes en relación con el tamaño corporal entre todo el reino animal, y el movimiento dentro de la cavidad ósea ocular es limitado por esa causa. Adicionalmente a los dos párpados que siempre se encuentran en otros vertebrados, el ojo es protegido por una tercera membrana, móvil y transparente. La anatomía interna del ojo es similar a la de otros vertebrados, pero tiene una estructura, el pecten, única de las aves.
Las aves, como los peces, anfibios y reptiles, tienen cuatro tipos de receptores de color en el ojo. La mayoría de los mamíferos tienen dos tipos, aunque los primates tienen tres. Esto les da a las aves la habilidad de percibir no solo la luz en el espectro visible, sino también en el ultravioleta, y otras adaptaciones permiten la detección de luz polarizada. Las aves tienen proporcionalmente más receptores de luz en la retina que los mamíferos, y más conexiones nerviosas entre los fotorreceptores y el cerebro.
Algunos grupos de aves tienen modificaciones específicas para su sistema visual ligadas a sus modos de vida. Las aves de presa tienen una alta densidad de receptores y otras adaptaciones para maximizar la agudeza visual. La posición de sus ojos les dan buena visión binocular permitiéndoles una adecuada apreciación de las distancias. Las especies nocturnas tienen ojos tubulares, con poco número de detectores de color, pero una alta densidad de células bastoncillos, las que detectan mejor la luz menos intensa. Los charranes, gaviotas y albatros están entre las aves marinas que tienen gotas de aceite rojas y amarillas en los receptores de color para mejorar la visión a distancia, especialmente en condiciones brumosas.
Anatomía extraocular El parecido mayor del ojo de un ave es con el de los reptiles. A diferencia del ojo de mamíferos, no es esférico, y la forma aplanada permite que sea enfocado un mayor campo visual. Un círculo de placas óseas, el anillo esclerótico, rodea el ojo y lo mantiene rígido, pero una mejora sobre el ojo de los reptiles, que también se encuentra en mamíferos, es que el lente es empujado más hacia adelante, incrementando el tamaño de la imagen en la retina.Sinclair (1985) 88–100 thumb|left|Campos visuales de un búho y de una paloma. La mayoría de las aves no pueden mover sus ojos, aunque hay excepciones, como el cormorán grande. Las aves con ojos a los lados de la cabeza tienen un amplio campo visual, útil para la detección de predadores, mientras que aquellos con ojos al frente, como los búhos, tienen visión binocular y pueden estimar las distancias mientras cazan. La chocha americana probablemente tiene el más amplio campo visual entre todas las aves, en el plano horizontal, y en el plano vertical.
Los párpados de un ave no se usan en pestañear para la lubricación. En vez de los párpados, la función lubricadora la realiza la membrana nictitante, un tercer párpado oculto que se desliza horizontalmente por el ojo como un limpiaparabrisas. La membrana nictitante también cubre el ojo y actúa como un lente de contacto en muchas aves acuáticas cuando están bajo el agua. Cuando duermen el párpado inferior sube para cubrir el ojo en la mayoría de las aves, con la excepción del Búho Americano en el cual el párpado superior es móvil. thumb|La membrana nictitante de una gallina. El ojo es también limpiado por las secreciones de la glándula lagrimal y protegida por una sustancia oleosa segregada por la glándula harderiana cubriendo la córnea y previniendo la sequedad. El ojo de un ave comparado con el tamaño del cuerpo es más grande que en cualquier otro grupo animal, aunque la mayor parte de este está envuelto por el cráneo. El avestruz tiene el ojo más grande que en cualquier otro vertebrado terrestre, con una longitud axial de 50 mm, el doble que la del ojo humano.
El tamaño del ojo de un ave está en relación aproximada con la masa corporal. Un estudio de cinco órdenes (loros, palomas, petreles, rapaces y búhos) mostró que la masa del ojo es proporcional a la masa corporal, pero como se esperaría por sus hábitos y ecología visual, las rapaces y los búhos tienen ojos relativamente grandes para sus masas corporales.
Estudios de comportamiento muestran que muchas especies de aves enfocan los objetos lejanos preferentemente con su campo de visión lateral y monocular (con un solo ojo), y orientan la cabeza para ver por un lado y maximizar la resolución visual. Para una paloma, la resolución es el doble más fina con la visión monocular de lado que con la visión binocular frontal, mientras que en los humanos ocurre lo contrario. thumb|left|El petirrojo europeo tiene ojos relativamente grandes, y comienza a cantar temprano en la mañana.
El desenvolvimiento del ojo a bajos niveles de luminosidad depende de la distancia entre el lente y la retina, y las aves pequeñas están efectivamente forzadas a ser diurnas debido a que sus ojos no son lo suficientemente grandes como para darles una adecuada visión nocturna. Aunque muchas especies migran durante la noche, a menudo ellas colisionan incluso con objetos brillantemente iluminados como faros y torres de perforación petrolera. Las aves de presa son diurnas porque, aunque sus ojos son grandes, ellas están optimizadas par obtener la máxima de resolución espacial en vez de la captación máxima de luz, así que sus ojos tampoco funciona bien con pobre iluminación. Martin, Graham. "Producing the image" in Ziegler & Bischof (1993) 5–24
Muchas aves tienen una asimetría en la estructura del ojo que les permite mantener el horizonte y una parte significativa del suelo enfocados simultáneamente. El costo de esta adaptación es que ellas tienen miopía en la parte baja de su campo de visión.
Las aves con ojos relativamente grandes comparados con sus masas corporales, como el colirrojo real y petirrojo europeo cantan más temprano al alba que otras aves del mismo tamaño y menor masa corporal. Sin embargo, si las aves tienen el mismo tamaño de ojo pero diferente masa corporal, la especie mayor canta más tarde que la menor. Esto puede ser debido a que el ave menor tiene que empezar la actividad diaria más temprano debido a la pérdida de peso nocturna.
Las aves nocturnas tienen los ojos optimizados para la sensibilidad visual, con córneas grandes en relación con la longitud del ojo, mientras que las aves diurnas tienen ojos de mayor longitud en relación con el diámetro de la córnea para darles mayor agudeza visual. El tipo de actividad de las especies extintas puede ser deducido de las mediciones del anillo esclerótico y la profundidad de la órbita ocular. Para poder hacer esta última medición, el fósil debe haber mantenido su forma tridimensional, así el patrón de actividad no puede determinarse con seguridad de especímenes aplastados como Archaeopteryx, el que tiene un anillo esclerótico completo pero no es posible hacerle mediciones de la profundidad de la órbita.
Anatomía del ojo thumb|Anatomía del ojo de ave. Las estructuras principales del ojo de ave son similares a aquellas de otros vertebrados. La capa exterior del ojo consiste de la córnea transparente al frente, y dos capas de esclerótica —una capa de fibra de colágeno dura y blanca que recubre el resto del ojo, sosteniendo y protegiendo su integridad. El ojo está dividido internamente por el lente en dos segmento principales: el segmento anterior y el segmento posterior. La cámara anterior está llena de un fluido acuoso llamado humor acuoso, y la cámara posterior contiene el humor vítreo, una sustancia transparente de apariencia gelatinosa.
El lente es un cuerpo transparente y convexo con una capa exterior más dura y una capa interior más blanda. Éste enfoca la luz en la retina. Su forma puede ser alterada por medio de músculos ciliares que están adheridos al ojo por medio de las fibras zonulares, En adición a estos músculos, algunas aves también tienen un segundo juego de músculos, los músculos de Crampton, que pueden cambiar la forma de la córnea, lo que da a las aves una mayor amplitud de acomodación de lo que es posible en los mamíferos. El iris es un diafragma coloreado, operado por músculos delante del lente el cual controla la cantidad de luz que entra al ojo. Al centro del iris está la pupila, el área circular variable a través de la cual la luz pasa al interior del ojo. thumb|left|Los colibríes están entre las aves con dos foveas. La retina es una estructura curva relativamente lisa de múltiples capas, que contiene las células fotosensibles bastoncillos y conos con neuronas asociadas y vasos sanguíneos. La densidad de fotorreceptores es crítica en la determinación de la máxima agudeza visual asequible. Los humanos tienen cerca de 200.000 receptores por mm², pero el gorrión doméstico tiene 400.000 y el busardo ratonero 1.000.000. Los fotorreceptores no están todos conectados individualmente al nervio óptico, y la relación de ganglios neurales respecto a receptores es importante en la determinación de la resolución. Ésta es muy alta para las aves; la lavandera blanca tiene 100.000 células gangionares para 120.000 fotorreceptores.
Los bastoncillos son más sensibles a la luz, pero no dan información de color, mientras que los menos sensibles conos permiten la visión de color. En las aves diurnas, el 80% de los receptores pueden ser conos (90% en algunos vencejos) mientras que los búhos nocturnos casi todos los receptores son bastoncillos. Como en otros vertebrados excepto mamíferos placentados, algunos de los conos pueden ser de doble estructura. Estos pueden sumar hasta 50% de todos los conos en algunas especies.Nalbach Hans-Ortwin; Wolf-Oberhollenzer, Friedericke; Remy Monika. "Exploring the image" in Ziegler & Bischof (1993) 26–28
Hacia el centro de la retina está la fóvea la cual tiene una densidad más grande de receptores y es el área de mayor agudeza visual delantera, es decir detección más detallada y clara de objetos. En 54% de las aves, incluidas aves de presa, martines pescadores, colibríes y golondrinas, existe una segunda fovea para una mejor visión de los laterales. El nervio óptico es un amasijo de fibras nerviosas que llevan mensajes desde el ojo hacia las partes relevantes del cerebro y viceversa. Como en los mamíferos, las aves tienen un pequeño punto ciego sin fotorreceptores dentro del disco óptico, bajo el cual el nervio óptico y los vasos sanguíneos se juntan en el ojo.
El pecten es un cuerpo pobremente comprendido, de tejido plegado que se proyecta desde la retina. Está suministrado con vasos sanguíneos y parece mantener la retina suministrada de nutrientes, y puede también apantallar la retina contra la luz deslumbrante o ayudar en la detección objetos en movimiento.
El coroide es una capa situada detrás de la retina que contiene muchas pequeñas arterias y venas. Estas respectivamente alimentan con sangre arterial y drenan la sangre venosa de la retina. El coroide contiene melanina, un pigmento que le da al interior del ojo su coloración oscura, lo que evita los reflejos trastornantes.
Percepción de la luz