Les principaux sens qui dépendent des chimiorécepteurs chez l'homme et de nombreux autres animaux sont le goût et l'odorat. Le goût est la détection de certains composés chimiques par contact direct avec des substances, tandis que l'odorat est la détection de produits chimiques en suspension dans le fluide que l'organisme occupe, que ce soit l'eau ou l'air. Chez les animaux qui respirent, les chimiorécepteurs internes surveillent également les taux sanguins de dioxyde de carbone et régissent le réflexe respiratoire.
Les chimiorécepteurs transmettent aux organismes des informations cruciales sur leur environnement, les informant des menaces et des sources de nourriture. Les humains et les autres mammifères ont des sens de l'odorat et du goût très distincts, mais dans d'autres organismes, les chimiorécepteurs ne sont pas aussi bien distingués. Même chez les humains, le sens de l'odorat a un rôle énorme dans le sens du goût, ajoutant une grande quantité d'informations aux capteurs relativement basiques des papilles gustatives.
Alors que les humains n'ont de récepteurs gustatifs que dans la bouche, d'autres animaux comme les insectes en ont à d'autres endroits, comme leurs pieds. De même, les animaux sans nez ont tendance à avoir des récepteurs olfactifs placés ailleurs sur leur corps. Pour certains animaux comme les vers de terre, qui n'ont aucun sens de la vue ou de l'ouïe, les chimiorécepteurs, ainsi que le toucher, sont le principal moyen par lequel ils perçoivent leur environnement.
