Para distinguir la mayoría de los sabores, el cerebro necesita información proporcionada por el olfato y el gusto. Estas sensaciones se transmiten al cerebro desde la nariz y la boca. Distintas áreas del cerebro integran la información, permitiendo que el sujeto reconozca y aprecie los sabores.
Una pequeña superficie de la membrana mucosa que recubre la nariz (el epitelio olfativo) contiene células nerviosas especializadas llamadas receptores olfativos. Estos receptores poseen unas proyecciones similares a pelos (cilios) que detectan los olores. Las moléculas transportadas por el aire al entrar en el conducto nasal estimulan los cilios, desencadenando un impulso nervioso en las fibras nerviosas cercanas. Las fibras continúan hacia arriba y atraviesan el hueso que forma el techo de la cavidad nasal (lámina cribosa) y se conectan a unas dilataciones de las células nerviosas (bulbos olfatorios). Estos bulbos forman los nervios craneales del olfato (nervios olfatorios). El impulso viaja a través de los bulbos olfatorios, por los nervios olfatorios y alcanza el cerebro. El cerebro interpreta el impulso como un olor distinto. Además, se estimula el área del cerebro donde se almacena la memoria de los olores (el centro del olor y del gusto en la parte media del lóbulo temporal). Los recuerdos permiten a la persona distinguir e identificar muchos olores diferentes percibidos a lo largo de la vida.
Miles de pequeñas papilas gustativas cubren la mayor parte de la superficie de la lengua. Una papila gustativa contiene varios tipos de receptores del gusto provistos de cilios. Cada tipo detecta uno de los cinco sabores básicos: dulce, salado, ácido, amargo o sápido (también llamado umami, el sabor del glutamato monosódico). Estos sabores se pueden detectar en toda la lengua, pero ciertas áreas pueden ser ligeramente más sensibles para cada sabor: el dulce en la punta de la lengua, el salado en la parte frontal de la lengua, la acidez a lo largo de los lados de la lengua y las sensaciones amargas en el tercio posterior de la lengua.
Los alimentos introducidos en la boca estimulan los cilios, desencadenando un impulso nervioso en las fibras nerviosas cercanas que están conectadas a los nervios craneales del gusto (nervios facial y glosofaríngeo). El impulso viaja a lo largo de estos nervios craneales hasta el cerebro, que interpreta como un sabor diferente la combinación de impulsos de los diversos tipos de receptores del gusto. El cerebro procesa la información sensorial procedente de los receptores del olfato y del gusto sobre el olor, el sabor, la textura y la temperatura de la comida para producir un sabor distinto cuando los alimentos entran en la boca y se mastican.