Informacje o świecie zewnętrznym i stanie wewnętrznym organizmu docierają do układu nerwowego za pośrednictwem neuronów czuciowych. Komórki te przetwarzają bodźce fizyczne lub chemiczne na sygnały elektryczne i przekazują je do ośrodkowego układu nerwowego.

Ciała ich komórek często znajdują się w zwojach obwodowych; pojedynczy, długi wyrostek biegnie na zewnątrz do zakończenia czuciowego i do wewnątrz, do rdzenia kręgowego lub pnia mózgu. Różne klasy neuronów czuciowych są dostrojone do lekkiego dotyku, bólu, temperatury, rozciągania mięśni, pozycji stawów lub sygnałów trzewnych. W przypadku niektórych narządów zmysłu, komórki receptorowe łączą się z neuronami czuciowymi, które przenoszą informacje centralnie.

Specyfika neuronów czuciowych decyduje o jakości ostatecznie odczuwanego doznania. Uszkodzenie powoduje drętwienie, ból lub utratę określonych modalności czuciowych. Ponieważ ich aksony przebiegają w nerwach obwodowych, neurony czuciowe są podatne na te same urazy i choroby, które dotykają aksony ruchowe, jednak ich połączenia centralne i zakończenia obwodowe nadają im odrębne właściwości regeneracyjne i sygnalizacyjne.

Każde postrzeganie zaczyna się od aktywacji zestawu neuronów czuciowych.