Termoreceptory to wyspecjalizowane neurony zaprojektowane tak, aby były wrażliwe na zmiany temperatury. Komórki te na ogół wykrywają zmiany temperatury w normalnym zakresie, podczas gdy neurony znane jako nocyceptory wykrywają temperatury, które mogą być niebezpieczne dla organizmu. Wiele organizmów polega na tych neuronach w różnych sytuacjach, od ostrzegania ich, przez fakt, że wchodzą do zimnej rzeki, po pomoc w regulacji wewnętrznej temperatury ciała.
W skórze termoreceptory dostarczają mózgowi informacji o temperaturze otoczenia. Może to być ważne, ponieważ ostrzeże ciało o niezwykle niskich lub wysokich temperaturach, które mogą wymagać działania, takiego jak założenie płaszcza lub zrzucenie warstwy ubrania, aby było wygodniej. Te neurony są również używane do dostarczania bardziej ogólnych informacji o środowisku organizmu, na przykład o tym, że jeden obszar pokoju jest chłodniejszy niż inne.
Wewnątrz ciała komórki te są częścią złożonej i wzajemnie połączonej serii systemów organizmu, które mają na celu utrzymanie ciała w równowadze. Neurony w podwzgórzu są wrażliwe na zmiany temperatury głębokiej ciała, które mogą wymagać reakcji organizmu, a inne znajdują się w niektórych narządach ciała, takich jak pęcherz. Kiedy te komórki zapalają się, ostrzegają mózg o braku równowagi w temperaturze wewnętrznej, który należy rozwiązać; na przykład komórki wrażliwe na ciepło w oczach ostrzegają gruczoły łzowe, aby produkowały więcej płynu, aby utrzymać nawilżenie oczu.
Niektóre badania wykazały, że termoreceptory wrażliwe na zimno mogą odgrywać rolę w smaku. Wiele osób zauważyło, że to samo jedzenie może smakować zupełnie inaczej, gdy jest spożywane na zimno, niż gdy jest spożywane na ciepło lub na ciepło, a te neurony mogą być zaangażowane w ten proces. Z pewnością wokół ust i języka występuje duża koncentracja zimnych komórek, co wskazuje na zwiększoną wrażliwość jamy ustnej na niskie temperatury.
Jeśli temperatura przekroczy granicę i stanie się niebezpieczna, zostanie wyłapana przez nocyceptory, neurony wrażliwe na ból. Te neurony zapalają się, aby ostrzec ciało, że marznie lub pali się, i że szybka reakcja może być krytyczna. Na przykład, gdy ktoś gołymi rękami chwyta gorący rondel, nocyceptory zapalają się, aby wskazać, że ciało się pali i poinformować mózg, że komórki dłoni zostały uszkodzone przez ciepło, dzięki czemu mózg może wysłać sygnał w odpowiedzi na zdobądź rękę, aby upuścić patelnię.