Dış dünya ve vücudun iç durumu hakkındaki bilgiler, duyu nöronları aracılığıyla sinir sistemine girer. Bu hücreler, fiziksel veya kimyasal uyarıları elektriksel sinyallere dönüştürür ve bunları merkezi sinir sistemine iletir.

Hücre gövdeleri genellikle periferik gangliyonlarda bulunur; tek bir uzun uzantı, duyusal uca doğru dışarıya ve omuriliğe veya beyin sapına doğru içeriye uzanır. Farklı duyu nöronu sınıfları, hafif dokunma, ağrı, sıcaklık, kas gerilmesi, eklem pozisyonu veya iç organ sinyallerine duyarlıdır. Özel duyularda, reseptör hücreleri, bilgiyi merkezi olarak taşıyan duyu nöronlarına sinaps yapar.

Duyusal nöronların özgüllüğü, nihayetinde algılanacak olan duyumun kalitesini belirler. Hasar, uyuşukluğa, ağrıya veya belirli duyusal modalitelerin kaybına neden olur. Aksonları periferik sinirlerde ilerlediği için, duyusal nöronlar motor aksonları etkileyen aynı yaralanmalara ve hastalıklara karşı savunmasızdır; ancak merkezi bağlantıları ve periferik uçları onlara farklı rejeneratif ve sinyal verme özellikleri kazandırır.

Her algı, bir dizi duyu nöronunun aktivasyonuyla başlar.