Ludzie wykrywają zapachy za pomocą wyspecjalizowanych komórek znajdujących się w górnej części jamy nosowej, zwanych neuronami receptorów węchowych (ORN). ORN posiadają struktury przypominające włosy zwane rzęskami, które są podatne na wrażenia z wdychanego powietrza. Kiedy cząsteczka odorantu wiąże się ze specyficznym receptorem w komórce rzęsek, prowadzi to do serii zdarzeń, które ostatecznie powodują, że ORN wysyła sygnały elektryczne do opuszki węchowej w mózgu przez nerwy węchowe.

Opuszka węchowa, znajdująca się w przedniej części mózgu, jest odpowiedzialna za przetwarzanie i rozpoznawanie zapachów. Po otrzymaniu sygnałów z ORN, opuszka węchowa wysyła informacje do innych części mózgu, w tym ciała migdałowatego (związanego z emocjami) i hipokampa (związanego z pamięcią). Integracja zapachu z innymi zmysłami pomaga nam lepiej postrzegać nasze otoczenie.

Ludzki układ węchowy może wykryć tysiące zapachów, z których każdy ma unikalną strukturę chemiczną. Co ciekawe, nie ma oddzielnych receptorów dla każdej cząsteczki zapachu. Zamiast tego każdy receptor może wykryć wiele zapachów, a mózg interpretuje mieszankę aktywowanych receptorów, aby zidentyfikować konkretny zapach. Ponadto na zdolność rozpoznawania zapachów mają wpływ osobiste doświadczenia i czynniki kulturowe. Niektóre zapachy możemy kojarzyć z konkretnymi wspomnieniami lub emocjami, co prowadzi do subiektywnego postrzegania zapachu.

Gdy cząsteczka odorantu zwiąże się z receptorem, aktywuje białko G, które aktywuje enzym zwany cyklazą adenylanową. Cyklaza adenylanowa wytwarza cząsteczkę zwaną cyklicznym monofosforanem adenozyny (cAMP). Cząsteczki cAMP wiążą się i otwierają kanały jonowe, umożliwiając przepływ dodatnio naładowanych jonów, takich jak sód (Na⁺) i wapń (^Ca2+) do komórki. Napływ dodatnio naładowanych jonów generuje sygnał elektryczny, który przemieszcza się wzdłuż neuronu czuciowego i jest przekazywany do opuszki węchowej przez nerw węchowy. Sygnały są integrowane i przetwarzane w opuszce węchowej, dzięki czemu mózg może rozpoznawać i rozróżniać różne zapachy. Informacje węchowe są wysyłane do innych części mózgu, w tym ciała migdałowatego (związanego z emocjami) i hipokampa (związanego z pamięcią).

Szlak węchowy u ludzi polega na wdychaniu cząsteczek zapachowych do nosa, wiążąc je z wyspecjalizowanymi komórkami receptorowymi w nabłonku węchowym. Stamtąd sygnały są wysyłane do opuszki węchowej, struktury znajdującej się u podstawy przodomózgowia. Sygnały są następnie przekazywane do dwóch pobliskich obszarów mózgu: pierwszorzędowej i wtórnej kory węchowej. Pierwotna kora węchowa rozpoznaje zapachy i kojarzy je ze wspomnieniami lub reakcjami emocjonalnymi. Natomiast wtórna kora węchowa przetwarza informacje sensoryczne o intensywności, kierunkowości i czasie trwania zapachów. Ponadto ostatnie badania wykazały, że niektóre ścieżki neuronowe z pierwotnej kory węchowej mogą nawet bezpośrednio łączyć się z innymi częściami mózgu zaangażowanymi w emocje i zachowanie. Oznacza to, że zmysł węchu odgrywa znacznie większą rolę w zachowaniu i emocjach, niż kiedyś sądzono.

Uważa się również, że pierwotna kora węchowa i obszary mózgu odpowiedzialne za pamięć są zaangażowane w wykrywanie feromonów. Feromony to sygnały chemiczne wydzielane przez zwierzęta (w tym ludzi), które wpływają na zachowanie lub fizjologię innych przedstawicieli tego samego gatunku. U ludzi feromony zostały powiązane z pociągiem seksualnym, chociaż związek ten jest nadal słabo poznany. Ostatnie badania sugerują, że niektóre składniki ludzkiego potu mogą działać jak feromony i mogą być wykorzystywane do komunikowania emocji, a nawet wpływania na nastrój. Potrzebne są dalsze badania nad rolą układu węchowego w zachowaniu i emocjach, aby w pełni zrozumieć jego skutki.