การรับกลิ่นเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของ สารผ่านจมูกในส่วนที่ 1 และ ส่วนที่ 2 จนถึงส่วนที่ 3 และสัมผัสกับเซลล์ Olfactory cilia ซึ่งมีลักษณะเป็นขนอยู่ด้านนอกสุด จากนั้นจึงไปกระตุ้นให้ Olfactory receptor cell ซึ่งเป็นเซลล์รับกลิ่น ซึ่งเซลล์นี้จะส่งกระแสประสาท ไปยัง Olfactory bulb (จุดรวมของ Olfactory nerve ทั้งหมด) แล้วจึงผ่าน Olfactory tract ซึ่งเป็นเส้นประสาทสมองคู่ที่ 1 เข้าสู่สมอง โดยจะแยกเป็น 2 ทาง คือ ไปสู่ medial olfactory area และไปสู่ lateral olfactory area medial olfactory area ของสมองมีความสำคัญในสัตว์มากเพราะส่วนนี้ควบคุม primitive respons ของการรับกลิ่น เช่น การเลียริมฝีปาก น้ำลายไหล และการกินอาหาร ฯลฯ ตลอดจนแรงผลักดันทางอารมณ์ (emotional drive) เมื่อได้รับกลิ่น

สำหรับ lateral olfactory area เกี่ยวข้องกับความจำและประสบการณ์เกี่ยวกับกลิ่น ทำให้เกิดความชอบและไม่ชอบอาหาร นอกจากนี้ ยังเกี่ยวข้องกับการรับกลิ่นและการวิเคราะห์กลิ่น โดยบริเวณนี้ของมนุษย์จะมีขนาดเล็กประมาณ 2-5 ตารางเซนติเมตร ซึ่งแตกต่างกับในสัตว์ เช่น สุนัข จะมีพื้นที่ในบริเวณนี้ขนาดใหญ่ประมาณ 25 ตารางเซนติเมตร และกลิ่นที่จะกระตุ้นเซลล์รับกลิ่นได้ดีนั้น ควรมีคุณสมบัติดังนี้คือ

1. ระเหยได้ในอากาศ เพื่อสูดผ่านเข้าจมูกได้

2. ละลายน้ำได้ดี เพื่อผ่านเยื่อบุจมูกไปสู่เซลล์รับกลิ่นได้

3. ละลายได้ดีในไขมัน เนื่องจากเซลล์รับกลิ่นมีสารไขมันเป็นองค์ประกอบ

การที่คนเราสามารถแยกความแตกต่างระหว่างกลิ่นต่างๆ ซึ่งมีอยู่มากมายประมาณ 10,000 กลิ่นได้นั้น เนื่องจากเซลล์รับกลิ่นมียีนที่เฉพาะเจาะจงเพียง 1 ยีนเท่านั้น ฉะนั้นเซลล์รับกลิ่นจึงมีอยู่เป็นจำนวนมากและมีหลายชนิด โดยผู้ที่ค้นพบการอธิบายปรากฏการณ์นี้ซึ่งถือว่าเป็นการค้นพบองค์ความรู้ ใหม่และได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาและแพทยศาสตร์ ในปี พ.ศ.2547 (คศ.2004) คือ ดร.ริชารด์ เอเซล (Richard Axel) แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย รัฐนิวยอร์ก และ ดร.ลินดา บัค (Linda Buck) ซึ่งทำงานที่ศูนย์วิจัยโรคมะเร็งเฟร็ด ของสถาบันวิจัยทางการแพทย์ เฮาเวริค ฮิวส์ นครซีแอ็ตเติล ประเทศสหรัฐอเมริกา (Howard Hughes Medical Institute, Fred Hutchinson Cancer Research Center, University of Washington, Seattle, USA.)