El sistema olfatorio permite a los organismos detectar y segregar miríadas de compuestos químicos volátiles, principalmente orgánicos y de bajo peso molecular, que comúnmente llamamos olores. Grandes progresos han sido logrados en los últimos años en el entendimiento de cada paso de la ruta olfatoria, los cuales van desde el contacto de un olor con su receptor en el epitelio olfatorio, la codificación y el procesamiento de esta información en el sistema nervioso central y periférico, la manifestación de sensaciones, y el almacenamiento de memorias. Gracias al descubrimiento de diversas técnicas moleculares y fisiológicas avanzadas, así como a la publicación de varios genomas eucariotas, se ha logrado entender cómo este remarcable sistema quimiodetector consigue diferenciar todos los olores. La identificación en la nariz de una gran familia de receptores acoplados a proteínas enlazadoras de nucleótidos de guanina o proteínas G ha suministrado los fundamentos para el entendimiento del sentido del olfato, y es por ello que en estos momentos existe una descripción detallada del mecanismo de transducción responsable de generar la señal inducida por el estímulo en las neuronas sensoriales primarias, así como una fotografía explícita de la red neuronal que se encarga de transmitir la señal.

Dos sistemas olfatorios se han desarrollado en la mayoría de los animales.(19) El sistema olfatorio central o principal, que es el sensor del ambiente, utilizado por los animales para conseguir comida, detectar depredadores y presas, y marcar el territorio. Este sistema es notable por su amplitud y potencia discriminadora. Similar al sistema inmune, es un sistema abierto construido bajo la premisa de que es imposible predecir a priori con qué tipo de moléculas uno se va a topar. Para la tarea específica de encontrar una pareja receptiva se ha desarrollado un segundo sistema: el sistema olfatorio accesorio. Esta es una labor de tal complejidad que la evolución ha reconocido la necesidad de crear un sistema independiente y dedicado exclusivamente a esta actividad. Conocido como el sistema vomeronasal, se especializa en reconocer señales olfatorias específicas para cada especie, las cuales son producidas por uno de los sexos (macho o hembra) y percibidas por el otro, y que contienen información no sólo acerca de la localización del animal sino también de su estado reproductivo y disponibilidad. Adicionalmente, el sistema vomeronasal también cumple un papel importante en otros comportamientos sociales como son la territorialidad, la agresión y el proceso de amamantamiento.