Informace o vnějším světě a vnitřním stavu těla vstupují do nervového systému prostřednictvím senzorických neuronů. Tyto buňky převádějí fyzikální nebo chemické podněty na elektrické signály a přenášejí je do centrálního nervového systému.

Jejich buněčná těla často leží v periferních gangliích; jeden dlouhý výběžek se táhne směrem ven k senzorickému zakončení a dovnitř k míše nebo mozkovému kmeni. Různé třídy senzorických neuronů jsou naladěny na lehký dotek, bolest, teplotu, protažení svalu, polohu kloubů nebo viscerální signály. Ve specifických smyslech se receptorové buňky synaptizují na senzorické neurony, které přenášejí informace centrálně.

Specifičnost senzorických neuronů určuje kvalitu vjemu, který bude nakonec vnímán. Poškození způsobuje necitlivost, bolest nebo ztrátu konkrétních senzorických modalit. Protože jejich axony putují v periferních nervech, jsou senzorické neurony náchylné ke stejným zraněním a onemocněním, která postihují motorické axony, přesto jim jejich centrální spojení a periferní zakončení dávají odlišné regenerační a signální vlastnosti.

Každý vjem začíná aktivací sady senzorických neuronů.