Termoreceptoriai yra specializuoti neuronai, sukurti taip, kad būtų jautrūs temperatūros pokyčiams. Šios ląstelės paprastai nustato temperatūros svyravimus normaliame diapazone, o neuronai, žinomi kaip nociceptoriai, nustato temperatūrą, kuri gali būti pavojinga kūnui. Daugelis organizmų naudojasi šiais neuronais įvairiems dalykams: nuo jų perspėjimo iki fakto, kad jie žengia į šaltą upę, ir padeda reguliuoti vidinę kūno temperatūrą.
Odoje esantys termoreceptoriai suteikia smegenims informaciją apie aplinkos temperatūrą. Tai gali būti svarbu, nes įspės kūną apie neįprastai vėsią ar šiltą temperatūrą, dėl kurios gali reikėti imtis veiksmų, pavyzdžiui, apsivilkti paltą ar nusimesti drabužių sluoksnį, kad būtų patogiau. Šie neuronai taip pat naudojami norint pateikti bendresnę informaciją apie kūno aplinką, pavyzdžiui, kad viena kambario sritis yra vėsesnė nei kitose vietose.
Kūno viduje šios ląstelės yra sudėtingų ir tarpusavyje susijusių organizmo sistemų, skirtų palaikyti kūno pusiausvyrą, dalis. Pagumburio neuronai yra jautrūs pagrindinės temperatūros pokyčiams, dėl kurių gali prireikti organizmo atsako, o kai kuriuose kūno organuose, pavyzdžiui, šlapimo pūslėje, yra kitų. Kai šios ląstelės užsidega, jos įspėja smegenis apie vidinės temperatūros disbalansą, kurį reikia spręsti; Pavyzdžiui, akių šilumai jautrios ląstelės įspėja ašarų liaukas gaminti daugiau skysčių, kad akys būtų suteptos.
Kai kurie tyrimai parodė, kad šalčiui jautrūs termoreceptoriai gali turėti įtakos skoniui. Daugelis žmonių pastebėjo, kad tas pats maistas gali būti labai kitoks, kai jis valgomas šaltas, nei tada, kai jis valgomas šiltas ar karštas, ir šie neuronai gali dalyvauti šiame procese. Žinoma, aplink burną ir liežuvį yra didelė peršalimo ląstelių koncentracija, o tai rodo, kad burnos jautrumas šaltai temperatūrai yra padidėjęs.
Jei temperatūra peržengia ribą ir tampa pavojinga, ją paims nociceptoriai, skausmui jautrūs neuronai. Šie neuronai užsidega, kad įspėtų kūną apie tai, kad jis šąla arba dega, ir kad greitas atsakas gali būti labai svarbus. Pavyzdžiui, kai kas nors plikomis rankomis griebia karštą keptuvę, nociceptoriai užsidega, kad parodytų, kad kūnas dega, ir praneša smegenims, kad plaštakos ląstelės buvo pažeistos karščio, kad smegenys galėtų paleisti signalą reaguodamos į paimk ranką, kad numestų keptuvę.