Základní etologickou metodou je přímé pozorování jednotlivých živočichů nebo skupin (smečka, stádo, hejno …). K pozorování jsou využívány zrak a sluch. Důležitými pomůckami etologa jsou dalekohled, dříve to byl magnetofon, v dnešní době je možné využít dostupnou spotřební techniku jako je digitální kancelářský diktafon, GPS navigace a software na zpracování zvuku, hodinky, popřípadě stopky, kamera, fotoaparát. Zjištěné etologické projevy se zapisují do terénního protokolu nebo se diktují do diktafonu. K natáčení hlasů živočichů jsou zapotřebí citlivá zařízení a sběrače zvuků.

Obr. 1: Dalekohled je výborným pomocníkem při pozorování vzdálených objektů

Obr. 2: Nezbytnou pomůckou je také zápisník, do kterého si pozorovatel vede záznamy z pozorování

V minulosti byly popisy pozorování doprovázeny kresbami. Nákresy jsou i v dnešní době cenným dokladem o etologických projevech, které pozorovatel zaznamenal.

 Obr. 3: Komfortní chování: Zebry  pečují o srst pomocí válení v písku a prachu ( podle Veselovského, 2005)

Ovšem ne každý je schopen rychle a výstižně zachytit kresbou zvířecí chování. Proto nabývá stále většího významu fotografie a film jako doklad přímého pozorování. 

Obr. 4: Komfortní chování zebry. Foto Dvůr Králové nad Labem, 2008

Moderní etologický výzkum v přírodě už nelze provádět bez fotodokumentace. Také fotografická dokumentace se dá provádět na dálku (telemetrie). Další pomůckou přímého pozorování je noktovize, čili zařízení, které umožňuje pozorování a obrazový přenos pozorování za tmy nebo snížené viditelnosti. Mnoho živočichů má noční aktivitu, takže je pozorovatel ani při použití dalekohledu s velkou světelností neuvidí, nebo je bude vidět špatně.

Cenné poznatky o chování zvířat lze získat i nepřímým pozorováním. Rozumí se tím opožděné zaznamenávání činnosti, tedy zjištění, co zvíře dělalo dříve. Klasická metoda je stopařství. Podle stop ve sněhu, na bahnu, písku nebo na jiném měkkém podkladu pozná zkušený stopař, které zvíře stopy zanechalo a jakou činnost vykonávalo. Nápadné stopy zanechávají převážně savci, ale za určitých okolností je možné vidět i stopy jiných obratlovců, měkkýšů, hmyzu atd.

Nepřímo se dá na chování živočichů usuzovat podle zbytků potravy (požerků, vývržků, trusu), podle spasené vegetace, sešlapaného substrátu, hnízd, nor, chodbiček ve dřevě, podle značek, jež zvířata zanechala záměrně (otíráním o kmeny, hrabáním, močením), podle peří, srsti, svlečené kůže hadů nebo exuvií (svleček hmyzu) a mnoha dalších známek předchozí činnosti živočichů.

Speciální metodou, která prohlubuje nepřímá a někdy i přímá pozorování, je značkování. Na vhodné části těla živočichů se upevňují značky, které umožní buď identifikovat jedince, obvykle podle číselného kódu anebo skupinu jedinců, kteří dostali stejnou značku, např.: barevný límec nebo látku s obsahem radioizotopu. Nejznámější a nejdéle používané značky jsou kroužky, které se dávají ptákům na běhák.http://www.birdlife.cz/index.php?ID=2059

Obr. 5: Značení kroužky na běháku volavky bílé 

Značkami nemusí být jen cizí tělesa upevněná na těla živočichů. Značkovat lze nanášením barev, perforací (např. savčích boltců), značkovací látkou přidanou do potravy atd. Drobní zemní savci se běžně označují amputací prstů, což umožňuje individuální určení podle různých kombinací. Ve zvláštních případech je možno rozlišovat jedince určitého druhu bez značkování, na základě zevně patrných rozdílů mezi nimi. U bezobratlých se dá tato metoda využít jen výjimečně, u obratlovců je tím snadnější, čím je studovaný druh větší a nápadnější. Rozdíly ve velikosti, zbarvení, ve tvaru boltců, rohů, parohů, ploutví apod. se nazývají přirozené značky.

V moderní etologii jsou stále důležitější telemetrické metody. V technice znamená telemetrie dálkové měření pomocí akustických, optických, elektrických a radiomagnetických přístrojů, případně na základě odrazu laserových paprsků. Biologická telemetrie, tzv. biotelemetrie, se chápe různě široce. Jedná se o zjišťování nějakých biologicky významných veličin na dálku. Nejčastěji se pod biotelemetrií rozumí sledování zvířat označených vysílačkami čili radiotelemetrie. Základní složky radiotelemetrického zařízení jsou miniaturní vysílačka, přijímací anténa a přijímač. Radiotelemetrie se nejčastěji využívá ke sledování lokomoce živočicha a zjištění velikosti jeho domovského okrsku, k vyhledání označeného jedince, aby mohl být dále sledován přímým pozorováním, k registraci fyziologických parametrů, jako je povrchová a vnitřní teplota těla, frekvence srdečního tepu, dýchacích pohybů apod.

Automatická registrace umožňuje sledovat chování bez přítomnosti pozorovatele. Může být založena na některém z postupů přímého nebo nepřímého pozorování, při nichž se užívají přístroje. Fotoaparáty, filmové kamery, televize, video nebo magnetofony mohou zaznamenat chování bez současné obsluhy. Přístroje registrující pohybovou aktivitu se nazývají aktografy. Umožňují sestavovat aktogramy. Aktivita se dá registrovat např.: stlačením plošiny, po níž zvíře přeběhne, prostřednictvím termočlánků (zvýšení teploty po dosednutí ptáka na vejce, v kolonii netopýrů apod.), podle hlasových projevů živočichů atd.

Vedle pozorování prováděli již klasičtí etologové experimenty. Důležitou pomůckou při experimentech jsou atrapy. Atrapa je napodobenina, v etologii se jedná o napodobeninu celého zvířete, jeho vejce, části těla apod. Atrapy umožňují získat řadu poznatků o klíčových podnětech spouštějících určitý typ chování tím, že zdůrazní určité znaky z několika možných.

Experimentálně můžeme působit i na jiné smysly živočichů, než je jejich zrak. Můžeme jim přehrávat různé zvuky, a to buď záznamy hlasových projevů jejich vlastního druhu, jiných druhů živočichů nebo i zvuky umělé. Obdobně je možno využívat pachových podnětů působících na chemoreceptory.

Velmi rozmanité metody se používají při experimentování v laboratoři. I když se při laboratorním výzkumu používá i přímé pozorování, je situace, ve které se zvířata nacházejí, vždy pod kontrolou experimentátora. Už tím, že se stanoví chovné zařízení, složení skupiny zvířat, časový průběh krmení atd., provádí se vlastně pokus. V laboratoři je kromě toho možno modifikovat podmínky během života pokusných zvířat, určit fyzikální vlastnosti nezávisle proměnných (teplota, světlo apod.), naprogramovat sekvenci a trvání vnějších podnětů, přimět zvíře k volbě z několika možností, definovat typy odpovědí přesněji než v přirozeném prostředí atd. Laboratorně lze pozměnit sám organizmus, který se zkoumá (podávání farmak, injekce hormonů atd.).

Výhody laboratorního výzkumu je možno uplatnit především u malých živočichů, například prvoků, hmyzu, ale i ryb. Z ptáků a savců se dá v laboratoři celkem dobře experimentovat s drobnými druhy, hlodavci, pěvci apod. Pro velká zvířata, jako jsou opice nebo šelmy, nelze vytvořit takové podmínky, které by odpovídaly celému souboru jejich ekologických a etologických adaptací. Výzkum tělesně velkých a psychicky vyspělých divokých savců (kopytníků, šelem, lidoopů, delfínů apod.) je výhodnější provádět mimo laboratoře ve velkých chovných zařízeních nebo v zoologických zahradách. Např. hravé chování mláďat savců probíhá v zoologických zahradách stejně jako ve volné přírodě, kde jsou však mláďata stěží k zastižení. Uvedená nevýhoda odpadá při studiu etologie domácích zvířat, jejichž chování je pozměněno procesem domestikace.  Proto jsou domácí zvířata vedle laboratorních stále důležitými objekty experimentování.

Obr. 6: Domácí zvířata jsou výbornými objekty pro pozorování