В слизистой оболочке верхней носовой раковины и перегородки находится обонятельный эпителий, состоящий из рецепторных и опорных клеток. Рецепторные нейроны имеют два отростка - длинный центральный в составе обонятельного нерва направляется к обонятельным луковицам, короткий периферический, покрытый ресничками (волосками), выходит в слой слизи, покрывающей обонятельный эпителий. Площадь рецепторной зоны у человека около 5 см², на ней расположено около 10 миллионов рецепторов (у собаки 200 млн.), реснички увеличивают площадь соприкосновения с воздухом в 100-200 раз. Обонятельные луковицы связаны с подкорковыми ядрами (лимбической системой). Представительство обоняния в коре отсутствует.

Обоняние характеризуется низкими порогами чувствительности и индивидуальным узнаванием стимула, имеющего лишь сигнальное значение. Оценка съедобности пищи также в значительной степени определяется обонянием (люди с нарушенным обонянием чаще подвергаются риску отравления). Пороги чувствительности к некоторым веществам - 1 молекула на рецепторную клетку. Механизм обоняния - образование комплексов пахучих веществ с белками мембран и возбуждение рецепторной клетки; предполагают, что часть из них обладают широким спектром чувствительности, а часть приспособлены для восприятия конкретных веществ.

Органы вкуса образованы вкусовыми луковицами, расположенными на боковых поверхностях сосочков языка, а также в небе, гортани, глотке. У человека их около 2 000. Каждая луковица состоит из удлиненных вкусовых и опорных клеток, погруженных в многослойный эпителий. Основные ощущения - кислое, соленое, сладкое и горькое, более сложные ощущения формируются как комбинация основных. Кислый вкус определяется концентрацией свободных водородных ионов, чисто соленый вкус только у хлористого натрия (поваренной соли), при возрастании массы минеральных солей их вкус меняется от соленого к горькому. Сладкий вкус вызывают различные вещества (сахара, аминокислоты, спирты), однако строгого соответствия между физическими и химическими свойствами веществ и их вкусом не обнаружено. Жгучий и острый оттенки определяются болевыми рецепторами, для восприятия вкуса большое значение имеют обонятельные и температурные рецепторы. Центральный отдел вкусового анализатора находится в продолговатом мозге, зрительных буграх среднего и коре больших полушарий в височной доле мозга (лимбическая система).