El rasgo distintivo de las palomas mensajeras es su peculiar instinto de orientación, tan perfecto como el de las aves migratorias. Una vez adaptada a un palomar, si la paloma es llevada lejos del mismo, es capaz de regresar al ser dejada en libertad, aunque tenga que recorrer centenares de kilómetros. Hay muchas teorías al respecto de cómo hacen para orientarse y, aunque no se sabe con exactitud, estamos en disposición de explicar con bastante precisión como lo hacen: no utilizan un único método. Se ha observado que si el cielo se nubla la paloma tiene problemas de orientación, por lo que la luz solar le es necesaria para orientarse. Es más, la paloma mensajera tiene muy desarrollado su reloj biológico acorde con la latitud en la que se cría, de forma que tiene todos sus ritmos vitales adaptados a la intensidad y duración de la luz de ese lugar para cualquier época del año. Así, al soltarla dirige su vuelo en la dirección en la que el Sol mostrará la adecuada posición aparente a la hora del día y época del año que la paloma recuerda. Otras observaciones han detectado que la paloma se desorienta si se le tapa el ojo derecho, lo que no ocurre si se le tapa el izquierdo. Este hecho, unido al descubrimiento de magnetita en su pico refuerza la suposición de que estas aves perciben el campo magnético terrestre y de que esta “brújula” está ubicada en el mencionado ojo. O lo que es lo mismo, el sentido de la orientación está regido por un solo hemisferio cerebral. El compás químico en el ojo podría ser responsable para la determinación de la dirección, mientras que las partículas de magnetita en el pico, para la intensidad del campo magnético, en un funcionamiento complementario.