Dış dünyadan gelen uyaranların tespit edilmesinden ve sinir dürtülerinin vücudun tepki vermesi için beynin veya omurganın doğru kısmına aktarılmasından sorumludur. Duyusal sistem gözlerden oluşur. , kulaklar, burun, dil, cilt ve bunlarla ilişkili sinirler.
Altı duyu, insanlar ve birçok hayvan için erişilebilir olduğu kabul edilir: görme, işitme, tat, koku, dokunma ve propriyosepsiyon. Bu son anlam, vücudun bölümlerinin her zaman birbiriyle ilişkili olduğunu bilme yeteneğidir. Her duyusal organ, kendisine sinyal iletmek için tasarlanmış sinir reseptörlerine sahiptir. Örneğin, gözler ışık için fotoreseptörler içerir, burun ve dil kimyasallar için kemreseptörler içerir ve cilt hareket, basınç ve ilgili duyumlar için mekanik reseptörler içerir. Duyusal nöronlar ya hep ya hiç prensibi ile çalışırlar; ya açık ya da kapalı. Değişken sinyal seviyesi yok. Bunun yerine, daha güçlü bir uyaran daha fazla sayıda reseptörün yanmasına veya aynı miktarda reseptörün daha hızlı şekilde yanmasına neden olur.
Beyin duyusal girdi aldığında, uyarana yanıt vermek için motor nöron yolları boyunca uygun yanıtı gönderir. Örneğin, aşırı parlak bir ışık beynin gözün gözbebeği ile büzülmesine ve daha az ışık almasına izin vermesine neden olur.