Koku duyusu havadaki koku partiküllerinin buruna taşınması ile oluşur. Her bir koku molekülü ve kimyasalları beyinde yapboz parçalarının tamamlanması gibi özel alıcı hücrelere yerleşir. Kokusu olan her şey öncelikle burun vasıtasıyla hiçbir engel ve süzgeç ile karşılaşmadan direkt olarak beyine; koku alma soğancıklarına iletilir. Soğancıklar limbik sisteme bağlıdır. Limbik sistem kalp atışlarını, kan basıncını, nefes alıp vermeyi, hafızayı, stres düzeyini, hormon dengesini kontrol eden beynin hayati bölümlerini içine alan bir sistemdir. Koku duyusu hiçbir yardımcı iletim mekanizmasına ihtiyaç duymadan ve beyin tarafından kontrol edilmeden direkt olarak görevli sisteme ulaşan tek duyu organıdır. Diğer duyular ise uyarıları öncelikle beynin dağıtım merkezi olan thalamusa iletilir, kontrolden geçer ve daha sonra beyinin o duyudan sorumlu olan bölgelerine ulaştırılır.

Limbik sistemin yanı sıra kokular amygdalayı (duygusal hafıza), hipofiz bezini (psikolojik ve fizyolojik hormonları ürettiren merkez), hipotalamusu (cinsellik, tiroid ve büyüme gibi hormonları dengeleyen bölge) uyarır.

Normal solunumla, havanın çoğu burnun alt kısmından geçerken az bir kısmı üst taraftaki koku bölgesinden geçer. Derin nefes alındığında ise daha çok hava koku bölgesine ulaşacağı için daha fazla koku alınır.