Nosiseptorit ovat perifeerisen hermoston aistinvaraisia reseptoreita. Ne sijaitsevat hermosolujen päässä, jotka ovat peräisin selkäjuuren ja trigeminaalisen ganglionista. Nosiceptorit ovat vastuussa signaalien lähettämisestä selkäytimeen ja aivoihin, kun vahingollisia ärsykkeitä havaitaan iholla, limakalvoilla, lihaksissa, nivelissä ja elimissä. Ne tunnetaan myös kipureseptoreina, koska ne tuottavat kipua.
Kipu voi johtua useista vaikutuksista, kuten äärilämpötiloista, altistumisesta kemikaaleille tai fyysisestä voimasta. Se, missä määrin kipu tuntuu, riippuu nosiseptorien herkkyydestä. Reseptorien on havaittava tietty stimulaatiotaso, jotta hermoimpulssi voidaan lähettää keskushermostoon.
Nociceptoreita on useita tyyppejä. Jotkut reagoivat tiettyihin ärsykkeisiin, kun taas toiset reagoivat useisiin ärsykkeisiin. Esimerkiksi termiset nosiseptorit reagoivat kuumaan ja kylmään lämpötilaan ja mekaaniset nosiseptorit reagoivat voimakkaaseen paineeseen. Hiljaiset nosiseptorit sen sijaan aktivoituvat, kun kudos tulehtuu. Aluksi ne reagoivat vain tulehduksen aikana vapautuviin kemikaaleihin. Kun ne ovat aktivoituneet, niistä tulee herkkiä myös lämpö- ja mekaanisille rasituksille. Monimodaaliset nosiseptorit reagoivat välittömästi lämpö-, mekaanisiin ja kemiallisiin rasituksiin.
Kun kasvojen kipureseptoria stimuloidaan, signaali lähetetään aivojen kolmoishermosoluun. Kun kipureseptoria stimuloidaan missä tahansa muussa kehon osassa, signaali siirtyy selkäydinjuureen, joka sijaitsee selkäytimen vieressä. Ärsyke on tyypillisesti jonkinlainen kudosvaurio, kuten palovamma tai leikkaus.
Kun kipureseptori havaitsee kudosvaurion, reseptoriin tehdään muutoksia, jotka muuttavat kemiallista ympäristöä. Tämä muuttaa kalvopotentiaalia, joka on jänniteero reseptorin sisä- ja ulkopuolen välillä, muodostaen reseptoripotentiaalin. Tämä signaali lähetetään aksonin kautta synapsiin useiden toimintapotentiaalien kautta. Kun signaali saavuttaa synapsin, synaptisina lähettiminä tunnettuja kemikaaleja vapautuu. Viereinen hermosolu kuljettaa signaalin vuorovaikutuksessa synaptisten lähettimien kanssa.
Signaalin kulkunopeus voidaan mitata. Elektrodia ja tallennuslaitetta voidaan käyttää syöttämään jännite reseptoriin ja havaitsemaan tuloksena oleva toimintapotentiaali solun rungossa. Mittaamalla reseptorin ja solurungon välinen etäisyys ja toimintapotentiaalin saapumisaika voidaan määrittää johtumisnopeus. Lämpö- ja mekaanisten kipureseptoreiden johtumisnopeus on tyypillisesti 7–89 mailia tunnissa (noin 11–143 kilometriä tunnissa). Monimodaalisten ja hiljaisten kipureseptoreiden johtumisnopeus on yleensä alle 7 mailia tunnissa (noin 11 kilometriä tunnissa).