Na het broedseizoen trekt het grootste deel van de vogels van gematigde en arctische streken naar zuidelijker gebieden om te overwinteren. Hoe en waarom trek geëvolueerd is is nog altijd een onderwerp van discussie, maar het is vandaag de dag wel zeker dat veel vogels die in een aangenamer klimaat overwinteren voordeel hebben van het grotere voedselaanbod aldaar.
Het is voor veel mensen een raadsel geweest dat er 's winters veel vogels verdwenen en er waren dan ook veel theorieën in omloop om dit fenomeen te verklaren. Aan het begin van de zeventiende eeuw dacht men bijvoorbeeld dat vogels 's winters naar de maan gingen, terwijl een andere theorie zei dat zwaluwen de winter in de modder van meren en rivieren doorbrachten.

De afstand die vogels tijdens de trek afleggen verschilt per soort en zelfs tussen individuen, omdat verschillende populaties en verschillende leeftijdsgroepen verschillende trekpatronen kunnen hebben. Zo overwinteren spreeuwen uit Polen in Engeland, terwijl de noordse stern, die in arctische en gematigde gebieden op het noordelijk halfrond broedt, overwintert in Antarctische wateren. De afstand naar de wateren rond de Zuidpool bedraagt zo'n 18.000 kilometer, dus noordse sterns leggen jaarlijks tenminste 36.000 kilometer af! Een andere bekende lange-afstandstrekker is de ooievaar. Vanuit hun Europese broedgebieden trekken ze, vooral door van thermiek gebruik te maken, naar zuidelijk Afrika. Tijdens de oversteek over de Middellandse Zee moeten ze actief vliegen omdat er boven open water geen thermiek is. De ooievaars proberen dan ook zo veel mogelijk de open zee te vermijden en maken de oversteek bij landengten zoals bij de Straat van Gibraltar, of vliegen zelfs helemaal via het Midden-Oosten om de Middellandse Zee heen.
Veel Europese broedvogels overwinteren in landen rond de Middellandse Zee. Er zijn echter ook soorten die de Sahara oversteken om in hun overwinteringsgebieden in zuidelijk Afrika te komen. De Fitis bijvoorbeeld vliegt zowel westelijk als oostelijk om de Middellandse Zee heen om in Oost-Afrika te overwinteren.

Ringexperimenten hebben aangetoond dat veel vogels terugkeren naar hetzelfde gebied om te broeden of te overwinteren. Hoe kunnen vogels zo nauwkeurig navigeren? Hoe zetten ze hun koers uit op hun lange tocht en hoe weten ze die te houden? Wetenschappers hebben verschillende mechanismen gevonden waarop vogels tijdens de trek kunnen navigeren.
Veel vogels, vooral zangvogels, trekken 's nachts, waarbij ze zich op de sterrenhemel oriënteren. Dit is ontdekt door experimenten met nachttrekkers. Andere experimenten met dagtrekkers hebben aangetoond dat vogels zich ook op de stand van de zon kunnen oriënteren. Nog verbazingwekkender is het dat ze hun koers gedurende de dag constant weten te houden, ondanks de veranderende positie van de zon. Experimenten met Roodborsten hebben aangetoond dat vogels ook een soort magnetisch kompas bezitten, waarmee ze zich kunnen oriënteren op grond van het aardmagnetisch veld. Roodborsten bleken dit kompas alleen tijdens de te trek kunnen gebruiken; standvogels, of vogels die in een kooi werden gehouden, konden zich niet met dit kompas oriënteren.

Hoe weet een vogel wanneer hij moet wegtrekken? Over het algemeen vertrekken noordelijke trekvogels als het weer nog mooi en het voedsel ruim voor handen is. Omgevingsfactoren beïnvloeden blijkbaar niet de seizoensgebonden vertrekdatum. Voor sommige vogels is vastgesteld dat de daglichtperiode een vertreksignaal inhoudt. Andere factoren die een rol kunnen spelen zijn hormooncycli, die in verband staan met de hypofyse en sexhormonen. Deze cyclus initieert het gehele jaar een aantal fysiologische processen, zoals het begin van het broedseizoen, rui, trek, etc.
Een vogel kan niet op de ene dag besluiten op weg te gaan naar zijn overwinteringsgebied en de volgende dag vertrekken. Hij moet er zeker van zijn dat hij in goede conditie is. Daarom slaan vogels voordat ze op trek gaan grote hoeveelheden onderhuids vet op. Ook stoppen ze onderweg op geschikte plaatsen om 'bij te tanken'. Deze tussenstations zijn essentieel in de ecologie van alle trekvogels. Een bekend tussenstation in Noordwest-Europa is de Waddenzee, het getijdegebied tussen Nederland en Denemarken, waar miljoenen vogels - vooral steltlopers - bijtanken voordat ze verder naar het zuiden trekken.