Nociceptorji so senzorični receptorji perifernega živčnega sistema. Nahajajo se na koncu živčnih celic, ki izvirajo v gangliju dorzalne korenine in trigeminalnem gangliju. Nociceptorji so odgovorni za pošiljanje signalov v hrbtenjačo in možgane, ko zaznamo škodljive dražljaje v koži, sluznicah, mišicah, sklepih in organih. Znani so tudi kot receptorji za bolečino, ker povzročajo občutek bolečine.
Bolečino lahko povzročijo številni vplivi, kot so ekstremne temperature, izpostavljenost kemikalijam ali fizična sila. Stopnja občutljivosti bolečine je odvisna od občutljivosti nociceptorjev. Receptorji morajo zaznati določeno stopnjo stimulacije, da se živčni impulz pošlje v centralni živčni sistem.
Obstaja več vrst nociceptorjev. Nekateri se odzovejo na določene dražljaje, drugi pa na več vrst dražljajev. Toplotni nociceptorji se na primer odzivajo na vroče in hladne temperature, mehanski pa na intenziven pritisk. Tihi nociceptorji se po drugi strani aktivirajo, ko se tkivo vname. Sprva se odzivajo le na kemikalije, ki se sproščajo med vnetjem. Ko se aktivirajo, postanejo občutljivi tudi na toplotne in mehanske obremenitve. Polimodalni nociceptorji se takoj odzovejo na toplotne, mehanske in kemične obremenitve.
Ko se stimulira receptor za bolečino, ki se nahaja na obrazu, se signal pošlje v trigeminalni ganglij, ki se nahaja v možganih. Ko je stimuliran receptor za bolečino v katerem koli drugem delu telesa, gre signal v ganglij hrbtne korenine, ki se nahaja poleg hrbtenjače. Običajno je dražljaj neka vrsta poškodbe tkiva, na primer opeklina ali ureznina.
Ko receptor za bolečino zazna poškodbo tkiva, se receptor spremeni, ki spremeni kemično okolje. To spremeni membranski potencial, ki je napetostna razlika med notranjo in zunanjostjo receptorja, kar tvori receptorski potencial. Ta signal se preko aksona pošlje v sinapso prek več akcijskih potencialov. Ko signal doseže sinapso, se sproščajo kemikalije, znane kot sinaptični oddajniki. Sosednja živčna celica prenaša signal po interakciji s sinaptičnimi oddajniki.
Hitrost, s katero potuje signal, je mogoče izmeriti. Za uvedbo napetosti na receptorju in zaznavanje nastalega akcijskega potenciala na telesu celice se lahko uporabi elektroda in snemalna naprava. Z merjenjem razdalje med receptorjem in celičnim telesom ter časom, v katerem akcijski potencial prispe, je mogoče določiti hitrost prevodnosti. Za termične in mehanske receptorje za bolečino je hitrost prevodnosti običajno 7 do 89 milj na uro (približno 11 do 143 kilometrov na uro). Pri polimodalnih in tihih receptorjih za bolečino je hitrost prevodnosti običajno manjša od 7 milj na uro (približno 11 kilometrov na uro).