Viele Tiere sind für ihre spektakulären Navigationsfähigkeiten bekannt, die es ihnen zum Beispiel ermöglichen, Tausende von Kilometern über den Globus zu wandern, um am Ende ihrer Reise einen spezifischen Ort zu erreichen. Diese erstaunliche Fähigkeit wird durch ein komplexes neuronales Netzwerk im Gehirn dieser Tiere gesteuert, das auf der Grundlage einer Vielzahl sensorischer Signale kontinuierlich robuste Navigationsentscheidungen trifft. Wie das Gehirn diese sensorischen Signale integriert und wie es auf deren Grundlage Entscheidungen trifft, um ein robustes Navigationsverhalten zu erzeugen, ist weitgehend noch unklar und die die zentrale Fragestellung der Arbeitsgruppe Navigationsbiologie.

Um ein Verständnis über die zugrundlegenden Prinzipien der Tiernavigation zu erlangen, untersucht die Arbeitsgruppe Navigationsbiologie die Verhaltens- und neuronalen Mechanismen der räumlichen Orientierung und Navigation von Tieren. In diesem Zusammenhang sind Insekten bemerkenswerte Modellorganismen. Obwohl ihre Gehirne nur die Größe eines Reiskorns haben, weisen Insekten hochkomplexe Navigationsfähigkeiten auf, wie beispielsweise Wanderungen über enorme Distanzen. Ein herausragendes Beispiel für ein wanderndes Insekt ist der nordamerikanische Monarchfalter, ein Schmetterling den die Arbeitsgruppe Navigationsbiologie. Dieser Schmetterling wandert jährlich von Nordamerika nach Zentralmexiko und legt dabei eine Distanz von mehr als 3.500 km zurück. Um die Verhaltens-, sensorischen und neuronalen Grundlagen zu verstehen, wie diese Schmetterlinge solche enormen Entfernungen zurücklegen können, nutzt die Arbeitsgruppe Navigationsbiologie ein breites Spektrum an Methoden, die von Verhaltensstudien im Feld und im Labor, über neuroanatomische Techniken (Immunohistochemie,  bis hin zu elektrophysiologischen Ansätzen (intrazelluläre Ableitung einzelner Neurone, extrazelluläre Ableitungen mittels Tetroden) von  an aktiv navigierenden Tieren reichen.