Informasjon om den ytre verden og kroppens indre tilstand kommer inn i nervesystemet gjennom sensoriske nevroner. Disse cellene omdanner fysiske eller kjemiske stimuli til elektriske signaler og overfører dem til sentralnervesystemet.

Cellekroppene deres ligger ofte i perifere ganglier; en enkelt lang utløpslinje strekker seg utover til den sensoriske enden og innover til ryggmargen eller hjernestammen. Ulike klasser av sensoriske nevroner er innstilt på lett berøring, smerte, temperatur, muskelstrekk, leddposisjon eller viscerale signaler. I de spesielle sansene synapserer reseptorcellene til sensoriske nevroner som bærer informasjonen sentralt.

Sensoriske nevroners spesifisitet bestemmer kvaliteten på sansningen som til slutt vil bli oppfattet. Skade forårsaker nummenhet, smerte eller tap av bestemte sensoriske modaliteter. Fordi aksonene deres beveger seg i perifere nerver, er sensoriske nevroner sårbare for de samme skadene og sykdommene som påvirker motoriske aksoner, men deres sentrale forbindelser og perifere ender gir dem distinkte regenerative og signalerende egenskaper.

Enhver persepsjon begynner med aktivering av et sett med sensoriske nevroner.