Information om den yttre världen och kroppens inre tillstånd kommer in i nervsystemet genom sensoriska neuroner. Dessa celler omvandlar fysiska eller kemiska stimuli till elektriska signaler och överför dem till centrala nervsystemet.

Deras cellkroppar ligger ofta i perifera ganglier; en enda lång utskjutande del sträcker sig utåt till den sensoriska änden och inåt till ryggmärgen eller hjärnstammen. Olika klasser av sensoriska neuroner är inställda på lätt beröring, smärta, temperatur, muskelsträckning, ledposition eller viscerala signaler. I de speciella sinnena synapserar receptorceller till sensoriska neuroner som bär informationen centralt.

Specificiteten hos sensoriska neuroner avgör kvaliteten på den känsla som slutligen kommer att uppfattas. Skador orsakar domningar, smärta eller förlust av specifika sensoriska modaliteter. Eftersom deras axoner färdas i perifera nerver är sensoriska neuroner sårbara för samma skador och sjukdomar som påverkar motoraxoner, men deras centrala kopplingar och perifera ändar ger dem distinkta regenerativa och signalerande egenskaper.

Varje perception börjar med aktiveringen av en uppsättning sensoriska neuroner.