關於外在世界和身體內在狀態的資訊透過感覺神經元進入神經系統。這些細胞將物理或化學刺激轉化為電訊號，並將其傳遞到中樞神經系統。

它們的細胞體通常位於週邊神經節；一條長長的突起向外延伸至感覺末梢，向內延伸至脊髓或腦幹。不同類型的感覺神經元對輕觸、疼痛、溫度、肌肉拉伸、關節位置或內臟訊號敏感。在特殊感覺中，感受器細胞與感覺神經元形成突觸，並將訊息傳遞至中樞。

感覺神經元的特異性決定了最終感知到的感覺品質。損傷會導致麻木、疼痛或特定感覺模式的喪失。由於感覺神經元的軸突位於週邊神經中，它們容易受到與運動軸突相同的損傷和疾病的影響，但它們的中樞連接和周圍末梢賦予了它們獨特的再生和訊號傳導特性。

每一個感知都始於一組感覺神經元的活化。