Fizyczne podstawy tej zdolności pomimo lat badań i wieków selekcji, nie są jednoznacznie poznane. Pewną rolę odgrywa magnetorecepcja, ale związek przyczynowo-skutkowy udało się wykazać jedynie przy odróżnianiu zwrotów do i od bieguna.

Przypuszcza się, że jednym z czynników jest zdolność rozpoznawania topografii. Możliwe, że wyewoluowała ona dzięki przewadze, jaką dawało skuteczne odnajdywanie gniazda ukrytego w skalnej ścianie.

Ostatnio wykazano, że gołębie nie tylko są "spostrzegawcze", ale mają również zdolności ortograficzne. Ptaki zostały nauczone odróżniania kilkudziesięciu angielskich słów czteroliterowych od kilku tysięcy czteroliterowych zestawów liter niebędących poprawnymi słowami. Następnie, żeby sprawdzić, czy gołębie "tylko" zapamiętały słowa, czy też potrafią wybierać ortograficzne zestawy liter spośród nieortograficznych, zaczęto im pokazywać nieznane zestawy. Prawidłowe angielskie słowa rozpoznawane były lepiej, niż wynikałoby to z losowości. Jest to pierwszy przypadek wykazania tego typu zdolności u nienaczelnych.

Nie przeprowadzono dotąd badań, czy gołębie pocztowe zachowują tajemnicę korespondencji.