Kuş göçü manyetik algı mekanizması, biyofizik ve nörobilimin kesişim noktasında öne çıkan en ilgi çekici sorulardan birini oluşturur. Manyetik alan algısının (magnetoreception) olası fiziksel tabanları arasında iki rakip hipotez öne çıkar: manyetit kristal modeli ve serbest radikal çifti modeli. Günümüzdeki araştırmaların ağırlığı, ikinci hipotezi, özellikle de kriptokrom protein mekanizmasını, destekler yönde ilerlemektedir. Kuş göçü manyetik algı bağlamında kriptokrom proteinler, gözlerdeki özelleşmiş fotoreseptör hücrelerde bulunur ve mavi ışıkla aktivasyon sonrası serbest radikal çifti (radical pair) oluştururlar. Bu çiftin singlet-triplet durum geçişi, ortamdaki manyetik alan yönüne duyarlıdır; dolayısıyla elektron spin dinamikleri kimyasal reaksiyon ürün oranlarını etkiler ve bu fark sinirsel sinyal olarak kodlanır. Bu mekanizma, nörobilim ve kuantum mekaniğinin kesişiminde yer alır ve "kuantum biyoloji" alanının en çarpıcı örneklerinden biri sayılır. Kuş göçü manyetik algı araştırmalarında davranışsal kanıtlar güçlüdür: Radyofrekans manyetik alanının kriptokromları manipüle ettiği koşullarda avrupa pembesinin (Erithacus rubecula) yönelim davranışı bozulmakta, karanlık koşullarda (görsel kriptokrom aktivasyonu olmadan) manyetik yön algısı çökmektedir. Bu bulgular magnetorezepsiyonun en azından kısmen ışığa bağımlı bir mekanizmaya dayandığını güçlü biçimde destekler. Manyetit modeli ise beak (gaga) bölgesinde ve iç kulakta manyetit kristal kümeleri içeren hücrelerin algı birimleri olabileceğini savunur; ancak bu hücrelerin manyetik bilgiyi sinir sistemine nasıl ilettiğine dair mekanizma henüz tam aydınlatılamamıştır. Her iki mekanizmanın paralel işlev gördüğü olasılığı da araştırma gündemine girmiş durumdadır.