定向动物的行为都是内外因子的综合结果，内部生理状态产生行为的动因，外在环境因子则触发具体行动。对于定向行为来说，还存在导向因子。例如小鼠见猫急奔回穴，猫是奔跑行为的触发因子，洞穴则是导向因子。而猫捕鼠时，鼠对于猫来说，既是触发因子，又是导向因子。
感觉辨向
准确地辨向有两个条件，一是要求来自导向因子的信息能沿直线行进。光线在均匀介质中是直线传播的，因此视觉成为高等动物的主要辨向感觉。相比之下，气味随气流变化而改变路线，依嗅觉寻找食源便不很准确。二是要求感官本身具备定向的结构。
动物感官可大致分3种类型:单感受器型、双感受器型和屏幕型，其辨向能力依次加强。例如蜂类寻食时，侧方飘来的香气形成一个浓度梯度，使它的两个触角感受的刺激强度不等，它马上转向刺激较强的一方。但若梯度不明显，每个触角感受的刺激强度没有差别时，它便摇摆身体，探查空间相距较远的两点间的气味浓度差别来定向。前一种情况下，是同时利用双感受器定向;后一种情况是两个触角只作为一个感受器，每一时刻感受到的只是一点浓度，辨向是综合不同时间不同地点所得感觉的结果。
但若外来信息是直线传播，某些单感受器也足以辨向。如响尾蛇头部的热辐射探测器深陷在颊部小窝内，小窝口部较窄，仅容一定方向的辐射进入，故用单侧颊窝即可辨向，但双侧颊窝的探测范围在中线方向有些重叠，两者同时使用更有利于瞄准目标。兽类的声感受器也是深陷于耳内，某些兽类的耳廓可灵活移动对准声源，用单侧耳即可辨向，但通常是两耳并用，或因同一相位的声波先到达近侧耳，或因近侧声响较大，从而辨出声源方向。
辨向能力最高的器官类型是屏幕型，如眼，一只眼内可有千百乃至亿万个小感受器排列成阵。在节肢动物突起型的复眼上，每个小眼都有方向性，分别接受不同角度的光线;脊椎动物的眼为内凹型，外界光线通过聚光系统一一对应地投照在各个感受器上。复眼另有一个好处，就是可辨别光线的偏振方向。动物眼睛一般成双，当两侧视野重叠时，双眼还有助于探测距离。
来自外界导向因子的刺激，也可大致分为3类：机械的、化学的和辐射的。机械性刺激包括触压觉、平衡觉和听觉等。龙虾的螯肢上覆有一层感觉性纤毛，纤毛的不同排列可以探测不同方向的水流，这些纤毛组成一个屏幕式感觉器官，足以辨别水流方向的种种变化。平衡觉一般是辨别重力方向以及各种加速运动的方向，帮助调整身体姿势。机械刺激中，以波动最有助于定向。仰蝽可根据水波方向发现附近的猎物，这属于低于声频的次声波。高于声频的超声波，方向性更强，借此可在黑暗中辨物。蝙蝠能在深夜或无光线的岩洞中捕捉飞虫，就是靠本身发出超声束再借感官接受反射回的超声波辨向的。其原理近于雷达，被称为声纳。
所谓化学性刺激主要是通过嗅觉感知的各种气味。食物、配偶或天敌都可散发出特殊气味，形成一个自内向外由高到低的浓度场。动物可借浓度梯度辨别气味源的方向。例如，蚂蚁常在取食路途上散布特定的分泌物，供同巢蚂蚁循迹跟踪。另外，气味随气流运动，故逆风而行是很多动物辨向觅食的重要方式。
动物可以感觉远距离发来的辐射，而且定位准确。例如，在人类的视觉范围之外，响尾蛇可察觉微弱的红外辐射;某些昆虫可感受紫外辐射以及光线的偏振方向;有少数鱼类可以在水中产生微弱电场，借此察觉一切游入电场内的其他生物;一些鸟类可以感觉天然磁场，欧歌鸲在天然磁场下采取一定方向，但在附加人工磁场后，即转而采取两者的合力方向。
航行定向
一切远出觅食后返巢饲雏的鸟兽都必须具有一定的辨向能力。蜜蜂离巢数百米觅食时，盘绕迂回飞行，而返巢时却可直线飞回，说明它能判断巢在自己的哪一方。也有令人难理解的例子，如鲑、鳗等远距离迁游和候鸟远距离迁飞是如何定向的。人们研究最多的是信鸽，将信鸽运至近千公里之外再释放，不到一天就可返回家。在陌生地点，它开始时只是绕圈飞，但越绕越大，然后便以近于直线的路程返家，直到发现熟悉一些的地形标记时才最后调准路线直抵家中。有些地面动物行走时沿途以分泌物标记，故可以循原路返回。
实验证明，细腰蜂可以辨识巢穴周围的地形标记。可能很多动物在日常活动中是依靠辨识地形定向的，如信鸽在接近目的地时是如此。很多候鸟常沿河流、山脉、海岸线迁徙，可能便是把地形作为导航的一个手段。但无论气味标记或地形辨识都只能引导动物重走旧路，而不能解释信鸽在陌生地点被释放时的定向行为。
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