Bij het bestuderen van een populatie is het erg nuttig als men de individuen uit elkaar kan houden. Hierdoor kan men te weten komen hoe ze over het woongebied verspreid zijn, hoe vaak ze broeden of van territorium veranderen en hoe lang ze leven. Er zijn vele manieren om roofvogels te vangen, vaak gebaseerd op de beproefde technieken van valkeniers.

Soms worden nepprooien gebruikt om de predatoren in een val te lokken. Dit kan een kooi zijn, een net, of fijne lussen waarin ze met de poten verstrikt raken. Veel roofvogels kunnen op het nest worden gevangen zonder het risico dat ze het nest in de steek zullen laten, zoals bij kleinere vogels. De gevangen vogels krijgen een merkteken, waardoor ze later weer te herkennen zijn. Er wordt veel gebruik gemaakt van metalen poot ringen, elk met een eigen nummer en een retouradres voor het geval de vogel wordt gevonden. De meeste landen hebben eigen ringprogramma’s. Die hebben belangrijke informatie opgeleverd over de trek en de levensverwachting van roofvogels en andere vogels. De cijfers en dergelijke ringen zijn te klein om af te lezen bij vrij vliegende vogels. Er is daarom een andere kenmerk nodig om de vogels te kunnen herkennen zonder hem eerst te moeten vangen. Hiervoor gebruikt men gekleurde plastic pootringen of vleugelmerken. Wanneer nestjongen een merkteken krijgen, gebruikt men verschillende kleuren om jaarklassen aan te geven en nummers voor de individuen. Een vleugelmerk wordt vastgemaakt met een klemmetje door het patagium (een dunne huidflap op de voorrand van de vleugel) en blijft als het goed is altijd zitten. Dit is een goede manier om vrij waarneembare soorten te merken. Ze hebben geen nut bij verborgen levende roofvogels zoals accipiters, omdat ze zelden lang genoeg in beeld blijven om het merk te kunnen herkennen.

Als men bij deze soorten bepaalde vogels gedurende een aantal jaren wil volgen, zal men moeten ringen en terugvangen. Biologen herkennen individuele roofvogels meestal aan de aangebrachte merktekens, ,aar soms gebruiken ze opvallende kenmerken van de vogels zelf. Bij grote roofvogels met kleine populaties, zoals de Californische Condor, kunnen de individuen herkend worden aan de hand van kleuring, ontbrekende handpennen of ruifase. Uitgevallen veren kunnen ook worden gebruikt om individuen te herkennen. Elke Sperwer heeft bijvoorbeeld een uniek patroon van licht en donker op de handpennen dat na elke rui weer terugkomt. De Sperwer vrouwtjes beginnen hun handpennen te verliezen tijdens het broeden. Door in het nestgebied systematisch deze ruiveren te verzamelen en te bewaren kan men zien of er wijzigingen zijn opgetreden in de territoriumhouders.

Roofvogels hebben zoals alle levende wezens, een uniek biologisch merkteken: het DNA in hun celkernen. Het maken van DNA vingerafdrukken staat nog in de kinderschoenen, maar wordt al gebruikt om de afstamming van nestjongen te onderzoeken. Het DNA wordt uit kleine bloedmonsters gehaald, die zonder enig nadeel voor zowel volwassen vogels als kuikens kunnen worden afgenomen. Het DNA wordt chemisch gesplitst en gelabeld, zodat DNA patronen van verschillende individuen kan worden vergeleken. Deze techniek kan worden gebruikt om de frequentie van overspel bij wilde roofvogels te bepalen. Een meer praktische toepassing ligt op het gebied van de wetshandhaving. Biologen kunnen nu met zekerheid vaststellen of in gevangenschap gehouden roofvogels van bepaalde ouders gefokt zijn, of dat ze uit het wild zijn ontvreemd.

Een techniek die een revolutie betekende in het onderzoek van roofvogels en andere dieren is het radiografisch volgen. Hierdoor kunnen soorten die verborgen leven of zich over grotere afstanden verplaatsen dagelijks worden gevolgd. De zender zit in een klein pakketje en zendt een signaal uit van een bepaalde frequentie. Deze frequentie kan men per zender instellen, zodat meerdere vogels tegelijk kunnen worden gevolgd. Het pakketje bestaat uit de zender zelf, een antenne en een batterij.

Roofvogels kunnen tot ongeveer 4% van hun lichaamsgewicht dragen, zonder dat zij daar last van hebben. De grootte van de batterij is dus aan beperkingen gebonden en daarmee ook de levensduur van de zender. Grote arenden kunnen pakketten dragen van 200 gram met een reikwijdte van 20 kilometer en een levensduur van 2 jaar. Zenders die geschikt zijn voor kleine accipiters of valken hebben een reikwijdte van 7 kilometer en hebben een levensduur van zelden meer dan 4 tot 6 maanden. De zender wordt aan het lichaam bevestigd met een tuigje of vastgenaaid aan de basis van de binnenste staartpennen.

Grote roofvogels krijgen meestal een tuigje, omdat de zender langer meegaat dan de veren en anders tijdens de rui verloren zou gaan. De meeste ontwerpen hebben een zwakke schakel, die uiteindelijk breekt waardoor het tuigje afvalt als de batterij leeg is. Bevestiging aan de staart heeft vaak de voorkeur, omdat de vogel dan minder bij het vliegen wordt gehinderd en de zender soms kan worden geborgen nadat de staartveren zijn geruid. Het pakketje wordt in de schacht van de staartpennen genaaid, deze bevatten geen zenuw en laten een stevige, pijnloze bevestiging toe. De vogel wordt meestal gevolgd met een draagbare ontvanger en een in de hand gehouden antenne.

Het signaal is het sterkst als de antenne direct op de zender is gericht. De gemerkte vogel is dan te vinden door naar de bron van het signaal te lopen of door driehoekspeiling vanuit twee punten. Het peilen met radiosignalen vereist enige vaardigheid, omdat het signaal kan weerkaatsen tegen heuvels, gebouwen of bomen. Het signaal wordt ook veel zwakker door dit soort obstakels. De maximale reikwijdte wordt alleen behaald bij een directe verbinding tussen vogel en waarnemer. Vanaf een hoge plaats is het signaal beter te lokaliseren. De beste (maar ook duurste) oplossing is het gebruik van een vliegtuig of satelliet.

Al heel lang worden roofvogels gehouden voor de valkerij. Op basis van de hierbij verworven kennis laten wetenschappers vogels in gevangenschap broeden. Aanzet hiertoe was het uitsterven van soorten en de behoefte aan fokmateriaal om vogels in het wild uit te zetten. Aanvankelijk richtte men zich op de technieken om de voortplanting te vergroten, zoals kunstmatige inseminatie en het splitsen van legsels. Tegenwoordig onderzoekt men veel meer aspecten, zoals gedrag, fysiologie en toxicologie. Met roofvogels in gevangenschap wordt ook het jachtgedrag onderzocht. Door valkeniers getrainde Haviken worden losgelaten op zwermen duiven om het verband tussen zwermgrootte en predatie na te gaan. Een aanval van een getrainde vogel verschilt wellicht van die van een wilde vogel, maar is gemakkelijker te volgen. Het zou anders erg moeilijk zijn om dergelijk gedrag te bestuderen.