外部世界や体内の状態に関する情報は、感覚ニューロンを通して神経系に伝達される。これらの細胞は、物理的または化学的な刺激を電気信号に変換し、中枢神経系へと伝達する。

神経細胞の細胞体は末梢神経節に位置することが多く、一本の長い突起が外側に向かって感覚終末へ、内側に向かって脊髄または脳幹へと伸びている。感覚ニューロンには様々な種類があり、それぞれ軽触覚、痛覚、温度覚、筋肉の伸展、関節の位置、内臓感覚などの信号に反応する。特殊感覚においては、受容体細胞が感覚ニューロンとシナプスを形成し、そのニューロンが情報を中枢へと伝達する。

感覚ニューロンの特異性によって、最終的に知覚される感覚の質が決まります。損傷を受けると、しびれ、痛み、または特定の感覚様式の喪失が生じます。感覚ニューロンの軸索は末梢神経を通っているため、運動ニューロンの軸索に影響を与えるのと同じ損傷や疾患を受けやすいのですが、中枢神経と末梢神経の末端との接続により、独特の再生能力と信号伝達能力を備えています。

あらゆる知覚は、一連の感覚ニューロンの活性化から始まる。