Η αίσθηση της όσφρησης, γνωστή ως όσφρηση, χρησιμοποιεί ένα αισθητήριο όργανο που ονομάζεται μύτη για να περάσει τις πληροφορίες μυρωδιών στον οσφρητικό φλοιό του εγκεφάλου. Τα διάχυτα εναιωρήματα σχετικών μορίων, που ονομάζονται οσμές, αναλύονται από τη μύτη χρησιμοποιώντας ένα μοριακό σχήμα κλειδώματος-κλειδιού, όπου οι οσμές αναγνωρίζονται από τις μοναδικές χημικές τους υπογραφές.
Η αίσθηση εξελίχθηκε ως μέσο ανίχνευσης σχετικών με την επιβίωση πληροφοριών σχετικά με τον εξωτερικό κόσμο, ειδικά για την αξιολόγηση των τροφίμων. Η όσφρηση είναι η παλαιότερη από τις αισθήσεις, με ανάλογες που χρονολογούνται από τα πρώτα ζώα πριν από 600 εκατομμύρια χρόνια. Μία από τις πέντε βασικές αισθήσεις, η όσφρηση συνδέεται στενά με το σχηματισμό αναμνήσεων.
Οι νευρώνες των οσφρητικών υποδοχέων, τα κύτταρα που είναι υπεύθυνα για την όσφρηση, βρίσκονται σε μια λωρίδα ιστού 1 επί 2 ίντσας που ονομάζεται οσφρητικό επιθήλιο, που βρίσκεται περίπου 3 ίντσες πάνω και πίσω από τα ρουθούνια. Το ανθρώπινο οσφρητικό επιθήλιο είναι περίπου 16 cm², σε αντίθεση με ορισμένους σκύλους που έχουν 150 cm².
Με την προηγμένη έγχρωμη όραση, η όραση μπορεί να θεωρηθεί η κύρια ανθρώπινη αίσθηση: η όσφρηση παίζει πιο περιορισμένο ρόλο, κυρίως που σχετίζεται με το φαγητό και το σεξουαλικό δεσμό. Οι νευρώνες των οσφρητικών υποδοχέων περιβάλλονται από υποστηρικτικά κύτταρα που εκκρίνουν βλέννα, καθιστώντας ευκολότερη την ανάληψη των μορίων της οσμής. Τα ρουθούνια καλύπτονται από τρίχες για να αποτραπεί η διείσδυση ανεπιθύμητων οργανισμών και άψυχου υλικού από το περιβάλλον.
Οι νευρώνες του οσφρητικού υποδοχέα, καθένας από τους οποίους μπορεί να ανιχνεύσει πολλά μόρια, προβάλλουν άξονες στον εγκέφαλο μέσω του οσφρητικού νεύρου. Αυτές οι προβολές συγκλίνουν σε μια μικρή δομή (~50 micron) που ονομάζεται οσφρητικός βολβός, που τελικά συγκλίνει σε μόνο 100 περίπου νευρώνες. Λαμβάνοντας υπόψη τον βαθμό σύγκλισης που βρίσκεται στο οσφρητικό τμήμα του νευρικού συστήματος, μπορεί να φαίνεται περίεργο ότι μπορούμε να διακρίνουμε τόσες πολλές μυρωδιές, αλλά προφανώς αυθαίρετα μοτίβα ενεργοποίησης μεταξύ των 100 νευρώνων είναι αρκετά για να κάνουν τη δουλειά. Οι περισσότεροι άνθρωποι μπορούν να διακρίνουν μεταξύ πολλών χιλιάδων μυρωδιών και διαφορετικών βαθμών έντασης και συνδυασμών αρωμάτων σε αυτές.