Os principais sentidos que dependem de quimiorreceptores em humanos e em muitos outros animais são o paladar e o olfato. O paladar é a detecção de certos compostos químicos pelo contato direto com as substâncias, enquanto o olfato é a detecção de produtos químicos suspenso no fluido que o organismo ocupa, seja água ou ar. Em animais que respiram, os quimiorreceptores internos também monitoram os níveis de dióxido de carbono no sangue e controlam o reflexo da respiração.
Os quimiorreceptores fornecem aos organismos informações cruciais sobre seus ambientes, informando-os sobre ameaças e fontes de alimento. Humanos e outros mamíferos têm sentidos de olfato e paladar muito distintos, mas em outros organismos os quimiorreceptores não são tão bem distintos. Mesmo em humanos, o sentido do olfato tem um papel importante no sentido do paladar, adicionando uma grande quantidade de informações aos sensores relativamente básicos nas papilas gustativas.
Embora os humanos tenham receptores gustativos apenas na boca, outros animais, como os insetos, os têm em outros lugares, como nos pés. Da mesma forma, animais sem nariz tendem a ter receptores de cheiro colocados em outras partes do corpo. Para alguns animais como as minhocas, que não têm visão ou audição, os quimiorreceptores, junto com o tato, são a principal forma de sentirem seu ambiente.
