L'atlas ornithologique est un document dont le but est de déterminer la répartition des espèces d’oiseaux selon une méthode standardisée et rigoureuse. L’étendue de l’étude est généralement sur une grande échelle et correspond souvent à un pays, un état, une province ou un département. Le résultat final est un ensemble de cartes sur lesquelles sont indiqués les endroits où chaque espèce d’oiseaux a été observé.
L'atlas ornithologique se fonde sur une méthode d'observation systématique d’un territoire quadrillé dont chaque carré a généralement une taille avoisinant les quelques kilomètres carrés. La taille des carrés est justifiée entre autres par la grandeur du territoire à couvrir et du nombre d'observateurs disponibles pour faire le travail. Le quadrillage se base soit sur la projection UTM ou les coordonnées de longitude et de latitude. Chaque carré de la grille est inventorié et le nombre d'espèce est enregistré. La période d'étude peut s'étaler sur une période de quatre ou cinq ans.
La majorité des atlas ornithologiques ciblent une saison en particulier. Les atlas qui se déroulent à la fin du printemps et l’été ont pour objectif de connaître la répartition des oiseaux nicheurs. Les atlas qui se déroulent à l’hiver ont pour but de connaître l’aire d'hivernage des oiseaux. La majorité des atlas ornithologiques sont des atlas d’oiseaux nicheurs, c'est-à-dire des atlas dont la période d’observation est l’été pour connaître l’aire de nidification des espèces d’oiseaux. Les atlas migratoires ont pour objectifs de connaître les voies empruntées par les oiseaux lors de leurs migrations. Ces atlas se basent sur les données de recapture des oiseaux bagués.
Lors d’un atlas d’oiseaux nicheurs, des indices de nidifications pour chaque espèce sont notés afin d'évaluer le niveau probabilité que l'espèce niche dans le carré. Par exemple, la simple observation d'une espèce en un lieu établit la probabilité de sa nidification au premier niveau. L'observation d'un couple ou d'un individu en parade établi la probabilité de sa nidification à un niveau plus élevé. L'observation d'un nid, d'individus construisant un nid ou transportant de la nourriture pour des jeunes confirment la nidification de l'espèce en ce lieu. L'observateur doit tenter d'obtenir les informations qui confirment la nidification des espèces dans chacun des carrés.
Le premier atlas écologique basé sur une méthode systématique à grande échelle fut celui de la flore anglaise : Atlas of the British Flora publié en 1962. Le premier atlas ornithologique basé sur une méthode systématique fut l’Atlas of Breeding Birds of the West Midlands. Toutefois, c’est l’atlas ornithologique des oiseaux nicheurs publié par la British Trust for Ornithology : The Atlas of breeding birds in Britain and Ireland qui fut le précurseur de nombreuses autres études du même genre. Les observations se sont étalées de 1968 à 1972 et l'ouvrage a été publié en 1976. Par la suite, un deuxième atlas a été publié en 1993 - The New atlas of breeding birds in Britain and Ireland - pour lequel les observations eurent lieu de 1988 à 1991.
L'Atlas des oiseaux nicheurs de France fut publié en 1976 et la période d'observation se déroula de 1970 à 1975. L'atlas du Danemark, dont la période d'observation eu lieu de 1971 à 1974, fut aussi publié en 1976.
Depuis, les atlas ornithologiques se sont multipliés et plusieurs pays et états en ont un. Une revue de littérature datant de 2008 fait état de 272 atlas ornithologiques publiés depuis The Atlas of breeding birds in Britain and Ireland de 1976. L'atlas des oiseaux nicheurs du Québec a été publié en 1995. Les observations eurent lieu de 1984 à 1989. Le texte a été enrichi d'informations sur la biologie et de photographies pour chacune des espèces. L'ouvrage volumineux qui en résulte est une référence incontournable pour la faune aviaire de cette province.
Récemment, les développements du réseau Internet ont permis l'émergence d'atlas interactifs en ligne. Par exemple, le portail de l'Atlas des Oiseaux Nicheurs de France Métropolitaine 2009-2011, alimenté par des portails régionaux ou départementaux selon la structuration locale de la communauté ornithologique (voir ci-dessous), permet de visualiser la progression de l'enquête en temps réel. Ces portails eux-mêmes ont tous un volet de restitution "atlas" régional ou départemental, parmi d'autres modalités de partage de l'expertise citoyenne qu'ils hébergent (galeries photos, galeries de sons, synthèses diverses etc).