Der Geruchssinn, auch Olfaktion genannt, ist der Sinn, der in der Luft befindliche chemische Moleküle wahrnimmt. Er trägt zum Geschmack von Speisen bei, warnt vor Gefahren und weckt starke emotionale und autobiografische Erinnerungen.

Duftstoffe binden an Rezeptoren auf den Zilien olfaktorischer Rezeptorneuronen im oberen Bereich der Nasenhöhle. Der Mensch besitzt mehrere hundert verschiedene Rezeptortypen; jeder Geruch wird durch ein Aktivierungsmuster der Rezeptorpopulation kodiert. Die Signale wandern über den Riechnerv zum Bulbus olfactorius und von dort zu kortikalen und limbischen Arealen, darunter Regionen, die an Emotionen und Gedächtnis beteiligt sind. Im Gegensatz zu anderen Sinnen hat der Geruchssinn einen relativ direkten Weg zu diesen Strukturen, was die Lebhaftigkeit der durch Gerüche hervorgerufenen Erinnerung erklärt.

Die Geruchsempfindlichkeit variiert stark von Mensch zu Mensch und nimmt mit dem Alter und bestimmten Erkrankungen ab. Die Anpassung an konstante Gerüche erfolgt schnell. Kulturelle Erfahrungen und Lernprozesse prägen, welche Gerüche als angenehm oder unangenehm empfunden werden. Obwohl der menschliche Geruchssinn oft unterschätzt wird, ist er nach wie vor so fein, dass er die Unterscheidung einer enormen Anzahl von Geruchsqualitäten ermöglicht.

Ein einzelnes Molekül in der Luft kann gleichzeitig Erkennung, Emotion und Erinnerung auslösen.