La perception des odeurs se fait en deux temps : le nez transmet le message nerveux apporté par l’odeur, puis le cerveau le décrypte et permet son identification. Pour qu'une substance soit perçue par l'odorat, il faut qu'elle soit volatile (c'est-à-dire capable de passer à l'état gazeux). Les molécules odorantes, en suspension dans l’air, pénètrent dans le nez lors d’une inspiration et se dirigent dans la partie supérieure des fosses nasales (deux couloirs aériens creusés dans les maxillaires). Les molécules vont se solubiliser dans le mucus de l'épithélium olfactif (muqueuse) et entrer en contact avec les cils des récepteurs olfactifs.

L’épithélium olfactif est formé de quatre principaux types de cellules :

• Les cellules de soutien, cellules de la muqueuse nasale ;
• Les cellules olfactives, neurones qui s’insèrent entre les cellules de soutien. Au bout des cellules olfactives se trouvent les vésicules olfactives, à partir desquelles se propagent les cils olfactifs ;
• Les cellules basales, situées à la base des cellules de soutien ;
• Les cellules glandulaires, qui sécrètent le mucus.

Les cils olfactifs possèdent des cavités où vont se loger les molécules olfactives. Ces cavités sont les récepteurs ; ce sont des protéines. Il va se produire un enchaînement de réactions chimiques et électriques entre les molécules odorantes et ces protéines. L'influx nerveux est créé dans la cellule nerveuse. Son axone (prolongement de la cellule) va le conduire jusqu'au cerveau. L'ensemble des axones constituent le nerf olfactif, qui est relié au bulbe olfactif, une zone du cerveau qui appartient au système nerveux central. Un os sépare les fosses nasales du bulbe olfactif : c'est l'ethmoïde. Il est criblé de petits trous dans lesquels passent les axones.

Chaque neurone va conduire un signal nerveux électrique propre à la molécule odorante qui l’a stimulée. Le bulbe olfactif accueille et "trie" les messages nerveux. Le bulbe olfactif contient de nombreuses structures (environ 2000) appelées glomérules. La fonction principale de ces structures est d'analyser les odeurs, opérant un premier classement en catégories, par exemple selon la longueur de la chaîne de carbone de la molécule, mais aussi de distribuer les influx nerveux, qui sont des messages électriques, jusqu'au cerveau. Le message électrique va ensuite aller au cortex olfactif, zone de surface du cerveau, où il seront identifiés et associés à un nom, à une valeur affective, à une émotion, à un souvenir. On parle de mémoire olfactive. Chaque récepteur ne peut reconnaître qu’un nombre limité d’odeur.

L’odorat est un outil de communication, de plaisir et de connaissance ; il nous permet de reconnaître et de mémoriser plus de 10 000 odeurs différentes.