l'epitelio della membrana olfattiva è dotato di oltre 10 milioni di recettori. I recettori olfattivi sono dotati di ciglia e sono ricoperti di muco.
Molti animali possiedono un senso dell'olfatto molto più sviluppato dell'uomo: nel cane, ad esempio, il numero di recettori olfattivi è dieci volte più grande.
Le estremità nervose partono a fasci dalle cellule sensoriali verso le regioni anteriori del lobo olfattivo, alla base del lobo frontale del cervello. Il lobo olfattivo è strettamente legato al sistema limbico: questo spiega perché certi odori sono capaci di suscitare emozioni e sensazioni, alcune risultano piacevoli mentre altre sono sgradevoli; gli odori quindi vengono collegati a passate esperienze oppure a situazioni vissute o ricordate o raccontate (memorie olfattive)
Le cellule olfattive sono veri e propri chemiorecettori perché la loro sollecitazione è una conseguenza di processi chimici che hanno luogo sulla superficie ciliata. Queste reazioni molecolari consentono la distinzione di centinaia di sensazioni olfattive.
Le sostanze gassose sono più facilmente riconoscibili e la loro solubilità aumenta la capacità olfattiva perché le molecole dell'odore, evaporando, si espandono nell'aria. Questo principio è stato messo in pratica dall'industria dei profumi.
La percezione dei diversi odori può essere allenata: un sommelier o un profumiere esperto possono distinguere circa 5000 odori diversi.
Se un odore persiste nel tempo, questo non viene più percepito poiché i recettori esauriscono la loro capacità sensoriale. Per cui, quando tutti i recettori vengono occupati da sostanze odorose, si rende necessario un periodo di riposo. (V. Test della sensibilità olfattiva)