الجهاز العصبي عند الطيور يشبه الجهاز العصبي للفقاريات الأخرى. وهو يتكون أساسًا من الدماغ والأعصاب. تحمل الأعصاب الرسائل من أعضاء الإحساس إلى الدماغ، ومن الدماغ إلى العضلات.
ودماغ الطائر صغير مقارنة بالثدييات ولكن الجزء الأسفل من الدماغ؛ أي المخيخ، أكبر نسبيًا في الطيور منه في الثدييات. فالمخيخ هو الجزء من الدماغ الذي يتحكم في توازن الجسم وحركته وتنسيق حركة العضلات التي تستخدمها الطيور في الطيران. والجزء الأعلى من الدماغ؛ أي المخ أكبر بكثير في الثدييات منه في الطيور. والمخ هو جزء من الدماغ يتحكم في التعلم، وهناك طيور قليلة مثل الغربان والببغاوات يكون المخ فيها أكبر نسبيا منه في الطيور الأخرى التي لها الحجم نفسه. ومن المحتمل أن تساعد هذه الخاصية في تفسير مقدرة تلك الطيور على تقليد بعض الكلمات أو القيام ببعض الحيل.
الجهاز التناسلي. تسمى أعضاء التناسل في ذكور الفقاريات الخُصَى وفي الإناث المبايض. تنتج الخُصَى والمبايض الخلايا التناسلية، حيث تنتج الخصى النطاف، والمبايض البيوض. وللطائر خصيتان داخل الجسم تحت عظم الظهر مباشرة. وفي معظم العام تكون الخصيتان صغيرتين جدًا في الحجم، ولكن تبدآن في النمو لتصبحا أكبر حجمًا قبل بداية موسم التكاثر مباشرة. وقد يصبح حجمها أكبر بمئات المرات في وقت ذروة النشاط التناسلي. وفي الوقت نفسه تبدأ بيوض الأنثى في النمو. حينما تصل البيضة إلى مرحلة معينة من النمو تمر من المبيض إلى عضو أنبوبي الشكل يسمى البوق، وفي مثل هذا الوقت تتم عملية التزاوج.