thumb|350px|Anatomía de un ave típica. La anatomía de las aves, incluyendo su fisiología, muestra muchas adaptaciones únicas destinadas, la mayoría, a asegurar la capacidad de volar. Las aves han evolucionado hasta poseer un sistema esquelético y muscular ligero y potente que, junto con los sistemas circulatorio y respiratorio, las hace capaces de desarrollar una oxigenación y actividad metabólica muy altas, y con ello conseguir la suficiente energía para volar. El desarrollo del pico ha condicionado la evolución de un sistema digestivo especialmente adaptado.
Sistema esquelético
El esqueleto de las aves está altamente adaptado para el vuelo. Es de peso extremadamente ligero pero suficientemente fuerte como para soportar el estrés del despegue, el vuelo y el aterrizaje. Una adaptación clave es la fusión de huesos en una única osificación, tal como el pigóstilo a partir de las últimas vértebras caudales. Debido a esto, las aves suelen tener un menor número de huesos que otros vertebrados terrestres. También carecen de dientes o de mandíbula, y en su lugar tienen un pico, que es muchísimo más liviano. El pico de muchas aves recién nacidas tienen un diente de huevo, el cual facilita su salida del huevo amniótico.
Las aves tienen muchos huesos que son huecos con tirantes o arbotantes entrecruzados para dar fortaleza estructural. El número de huesos huecos varía entre las especies, aunque las grandes aves planeadoras tienden a tener el mayor número. Los sacos aéreos respiratorios a menudo forman bolsillos dentro de los huesos semihuecos del esqueleto de las aves. Algunas aves no voladoras como los pingüinos y los avestruces tienen huesos sólidos solamente, evidenciando por demás la relación entre el vuelo y la adaptación de los huesos huecos.
Las aves tienen además más vértebras cervicales (cuello) que muchos otros animales; la mayoría tiene un cuello altamente flexible consistente de 13 a 25 vértebras. Las aves son los únicos animales vertebrados que tienen fusionadas las clavículas (la fúrcula o hueso de la suerte) o un esternón quillado. La quilla del esternón sirve como sitio de unión de los músculos usados para el vuelo, o similarmente los usados para nadar por los pingüinos. De nuevo, las aves no voladoras, como los avestruces, que no tienen músculos pectorales altamente desarrollados, carecen de quilla en el esternón. Es de observar que las aves nadadoras tienen un esternón amplio, las que caminan lo tienen largo o alto y, las que vuelan, lo tienen de casi de la misma altura que amplitud.Ayhan Duezler, Ozcan Ozgel, Nejdet Dursun (2006) Morphometric Analysis of the Sternum in Avian Species. Turk. J. Vet. Anim. Sci. 30:311-314
300px 1. Cráneo2. Vértebras cervicales3. Fúrcula (clavículas)4. Coracoides5. Procesos uncinados de costillas6. Quilla7. Rótula8. Tarsometatarso9. Dedos10. Tibia (tibiotarso)11. Peroné (o fíbula)12. Fémur13. Isquion (hueso innominado)14. Pubis (hueso innominado) 15. Ilion (hueso innominado)16. Vértebras caudales17. Pigóstilo18. Sinsacro19. Escápula20. Vértebras lumbares21. Húmero22. Cúbito (o ulna)23. Radio24. Carpometacarpo25. Tercer dedo26. Segundo dedo27. Álula (primer dedo)
Las aves tienen procesos uncinados sobre las costillas. Estas son extensiones óseas ganchudas que ayudan a fortalecer la caja torácica al superponerse con la costilla situada posterior. Esta característica se encuentra también en el reptil tuatara (Sphenodon). También tienen una pelvis tetrarradiada muy alargada como en algunos reptiles. Hay fusión extensa de las vértebras del tronco así como fusión con la cintura pectoral. Tienen un cráneo diápsido como en los reptiles con fosas prelagrimales (presente en algunos reptiles). El cráneo tiene un solo cóndilo occipital.Wing, Leonard W. (1956) Natural History of Birds. The Ronald Press Company.
Composición esquelética 200px Estructura de la extremidad posterior derecha de un ave del género Porphyrio para mostrar las escamas reptilianas que posee:1. Dedo trasero.2. Dedo interno.3. Dedo medio.4. Dedo externo.5. Escamas.6. Escamas reticuladas.
El cráneo consiste de cuatro huesos mayores: frontal (superior en la cabeza), parietal (posterior en la cabeza), premaxilar y nasal (pico superior) y mandíbula (pico inferior). El cráneo de un ave normal suele pesar alrededor de 1% del total de peso corporal del ave. La columna vertebral consiste de vértebras, y se divide en tres secciones: cervical (13 a 16, en el cuello), sinsacro (vértebras fusionadas de la espalda, también fusionadas a las caderas o pelvis), y el pigostilo (cola).
El pecho consiste de fúrcula (hueso de la suerte) y coracoide (hueso del cuello), los cuales juntos con la escápula (ver abajo), forman la cintura pectoral. Los lados del pecho están formados por las costillas, las que se articulan al esternón (en la línea media del pecho). El hombro consiste de la escápula (omóplato), coracoide (mencionado antes en el pecho), y el húmero (brazo superior). El húmero se articula con el radio y el cúbito (brazo anterior) para formar el codo. El carpo y el metacarpo forman la "muñeca" y la "mano" del ave, y los dedos se usan juntos. Los huesos en el ala son extremadamente livianos de modo que el ave puede volar más fácilmente.
Las caderas consisten de la pelvis que incluye tres huesos mayores: ilion (cadera superior), isquion (lados de la cadera) y pubis (frente de la cadera abierto). Estos están fusionados en uno solo (el hueso innominado). Los huesos innominados son significativos evolutivamente en que permiten al ave poner los huevos. Se juntan en el acetábulo, la cavidad donde se articula el fémur, el cual es el primer hueso de la extremidad posterior.
En la parte superior de la pata se encuentra el fémur. En la articulación de la rodilla, el fémur se conecta con el tibiotarso (canilla) y la fíbula o peroné (hueso lateral de la pierna inferior). El tarsometatarso forma la porción inferior de la pata, y en la zona distal se articulan los dedos. Los huesos de las patas de las aves son los más pesados de su cuerpo, contribuyen a un centro de gravedad bajo. Esto ayuda al vuelo. El esqueleto de un ave comprende solo cerca de 5 % del peso corporal.
Los pies o patas de las aves son clasificados como anisodáctilos, zigodáctilos, sindáctilos o pamprodáctilos.
Tipos de cráneos
Se encuentran tres tipos principales de cráneo, según la estructura de sus huesos: Esquizognato: el vómer más pequeño y soldado completamente; los maxilopalatinos no llegan a la línea sagital del paladar nunca; los palatinos y los pterigoides se articulan con el parasfenoides. Desmognato: el vómer es muy pequeño y está soldado; los maxilopalatinos llegan a la línea media y frecuentemente están soldados; al igual que el cráneo esquizognato, los palatinos y los pterigoides se articulan con el parasfenoides. Egitognato: el vómer es más ancho que largo, y está soldado en el extremo. Los maxilopalatinos están separados.
Tipos de picos A grandes rasgos, se pueden distinguir doce tipos de picos: Acutirrostro. es un pico duro y muy apuntado. Presente principalmente en los pájaros carpinteros. Anseroideo: la mandíbula superior está muy desarrollada y posee una especie de uña en el extremo. La mandíbula inferior es plana. Se encuentra en patos, gansos y es útil para filtrar el cieno o para arrancar la hierba. Aquilino: es un pico fuerte que posee un gancho agudo en la mandíbula superior que sobresale de la mandíbula. Es típico de aves carnívoras, como los falconiformes. Conirrostro: es un pico corto pero abultado, así como fuerte y apuntado. Se encuentra principalmente en aves granívoras. Corvuno: es un pico largo con las mandíbulas globosas. Son típicos de aves omnívoras, como los cuervos comunes (Corvus corax). Cultirrostro: es un pico fuerte, en forma de estilete. Ejemplos: avetoros y avetorillos. Dentirrostro: es un pico fuerte, ganchudo y largo. Escolopáceo: es un pico largo, fino y flexible. Es principalmente útil para rastrear por zonas de barro o fango. Ejemplo: aguja colinegra. Fisirrostro: es un pico muy pequeño, aunque asociado a unas grandes fauces. Están especialmente adaptados para alimentarse en vuelo. Ejemplo: canastera (Glareola pratincola). Gallináceo: es un pico fuerte y corto, cuyo extremo acaba en un cono. Ejemplo: Gallus gallus. Laroideo: es un pico fuerte en forma de gancho en el extremo. Ejemplo: albatros. Tenuirrostro: es un pico con forma de pinza que posee las mandíbulas finas y equilibradas. Es habitual en aves insectívoras.
Tipos de pies thumb|250px|right|Algunos ejemplos de los tipos de pies en las aves. Se distinguen de forma física siete tipos de pies: Anisodáctilo: el dedo I está dirigido caudalmente. Anseroideo: el pie tiene tres dedos hacia delante unidos por una membrana. El dedo I está dirigido hacia atrás. Esteganópodo: el pie tiene los cuatro dedos unidos por una membrana. Lobulado: los dedos poseen membranas propias e independientes. Pamprodáctilo: los cuatro dedos del pie están dirigidos hacia delante. Sindáctilo: el dedo del extremo del pie está unido al medio hasta la penúltima falange. Zigodáctilo: dos dedos están dirigidos hacia delante y los otros dos hacia atrás.
Sistema muscular thumb|350px|left|El músculo supracoracoideo trabaja usando un sistema como de poleas para levantar el ala mientras que los pectorales proveen el poderoso golpe hacia abajo.
La mayoría de las aves tienen aproximadamente 175 músculos, principalmente controlando las alas, la piel, y las piernas. Los músculos más grandes en el ave son los pectorales, los que controlan el ala y constituyen cerca del 15 – 25 % del peso corporal de un ave voladora. Estos proveen el poderoso golpe de alas, esencial para el vuelo. El músculo ventral (más abajo) a los pectorales es el supracoracoideo. Éste eleva el ala entre las batidas hacia abajo. Los supracoracoideos juntos con los pectorales hacen cerca de 25 a 35 % del peso corporal del ave. Los músculos de la piel ayudan a un ave en su vuelo por ajuste de las plumas, las que están unidas al músculo de la piel y ayudan al ave en las maniobras de vuelo. Solo hay unos pocos otros músculos en el tronco y la cola, pero son muy fuertes y son esenciales para el ave. El pigostilo controla todos los movimientos en la cola y controla las plumas de la cola. Esta le da al ave un área de superficie mayor lo que la ayuda a mantenerse en el aire.
Visión de las aves
thumb|300px|Cráneo de un ave. Lc, lacrimal; V, vómer; M, maxilar; Pmx, premaxilar; D, dentario; Y, yugal; Pal, palatino; Pt, pterigoides; C, cuadrado; F, frontal; S. oc, supraoccipital; E. oc, exoccipital; B. oc, basioccipital. Las aves tienen una visión aguda – las rapaces tienen una visión ocho veces más aguda que los humanos- gracias a las mayores densidades de fotorreceptores en la retina (hasta 1.000.000 por mm cuadrado en Buteos, comparado con 200.000 para los humanos), un alto número de nervios ópticos, un segundo juego de músculos que no se encuentra en otros animales, y, en algunos casos, una fóvea indentada que aumenta la parte central del campo visual. Muchas especies, incluyendo los colibríes y los albatros tienen dos foveas en cada ojo. Muchas aves pueden detectar luz polarizada. El ojo ocupa una considerable parte del cráneo y es rodeado por un anillo ocular esclerótico, un anillo de huesos pequeñitos que rodea el ojo. Este carácter está presente también en los reptiles.
El pico de muchas limícolas tiene corpúsculos de Herbst el cual les permite detectar presas escondidas bajo la arena usando las minúsculas diferencias de presión en el agua. Todas las aves existentes pueden mover las partes del maxilar o quijada superior en relación con la caja craneana. Sin embargo esto es más prominente en algunas aves y puede detectarse fácilmente en los loros.
Las aves tienen un alto índice cerebro/masa corporal. Esto es reflejado en la avanzada y compleja inteligencia de las aves.