Lämpöreseptorit ovat erikoistuneita neuroneja, jotka on suunniteltu herkiksi lämpötilan muutoksille. Nämä solut havaitsevat yleensä lämpötilavaihtelut normaalialueella, kun taas nosiseptoreina tunnetut neuronit havaitsevat keholle vaarallisia lämpötiloja. Monet organismit luottavat näihin neuroneihin monissa asioissa, hälytyksestä siihen, että he astuvat kylmään jokeen ja auttavat kehon sisäisen lämpötilan säätelyssä.
Iholla lämpöreseptorit antavat aivoille tietoa ympäristön lämpötilasta. Tämä voi olla tärkeää, koska se varoittaa kehoa epätavallisen viileistä tai lämpimistä lämpötiloista, jotka saattavat vaatia toimenpiteitä, kuten takin pukemista tai vaatekerroksen poistamista mukavammaksi. Näitä neuroneja käytetään myös antamaan yleisempiä tietoja kehon ympäristöstä, esimerkiksi siitä, että yksi huoneen alue on viileämpi kuin muut paikat.
Kehon sisällä nämä solut ovat osa kehon monimutkaisia ja toisiinsa liittyviä järjestelmiä, jotka on suunniteltu pitämään kehon tasapainossa. Hypotalamuksen neuronit ovat herkkiä ytimen lämpötilan muutoksille, jotka voivat vaatia kehon reaktiota, ja joidenkin kehon elinten, kuten virtsarakon, sisällä on muita. Kun nämä solut syttyvät, ne varoittavat aivoja sisäisen lämpötilan epätasapainosta, johon on puututtava; esimerkiksi silmien kuumuudelle herkät solut varoittavat kyynelrauhasia tuottamaan enemmän nestettä silmien voitelemiseksi.
Jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että kylmyydelle herkillä lämpöreseptoreilla voi olla vaikutusta makuun. Monet ihmiset ovat huomanneet, että sama ruoka voi maistua hyvin erilaiselta, kun se syödään kylmänä kuin lämpimänä tai kuumana, ja nämä neuronit voivat olla mukana tässä prosessissa. Suun ja kielen ympärillä on varmasti suuri kylmäsolujen pitoisuus, mikä osoittaa, että suulla on lisääntynyt herkkyys kylmille lämpötiloille.
Jos lämpötila ylittää viivan vaaralliseksi, sen havaitsevat nosiseptorit, hermosolut, jotka ovat herkkiä kipulle. Nämä neuronit laukaisevat varoittaakseen kehoa siitä, että se jäätyy tai palaa ja että nopea vastaus voi olla kriittinen. Esimerkiksi, kun joku tarttuu paljain käsin kuumalle pannulle, nosiseptorit sytyttävät ilmaisemaan kehon palavan ja ilmoittavat aivoille, että käden solut ovat vaurioituneet kuumuudesta, jotta aivot voivat antaa signaalin vastauksena ota käsi pannun pudottamiseksi.