O sistema olfativo é a parte do cérebro que permite às pessoas interpretar cheiros. Ele converte sinais químicos na forma de odores em percepção do cérebro. Várias estruturas separadas fazem parte do sistema olfativo, incluindo o epitélio olfativo, que coleta sinais químicos, e o bulbo olfativo, que envia esses sinais para o cérebro. O sistema olfativo faz parte do sistema límbico mais amplo do cérebro, envolvido em memórias, respostas emocionais e comportamento.
Quando os cheiros atingem o epitélio olfativo, as células dessa estrutura respondem a eles. Diferentes células são sensibilizadas a diferentes odores, enviando mensagens para microrregiões no bulbo olfativo conhecido como glomérulo. Cada glomérulo pode transmitir sinais para diferentes áreas do cérebro. A percepção do cérebro sobre um odor será influenciada por quais microrregiões são ativadas e para onde elas enviam seus sinais.
Cheiros diferentes direcionam-se para diferentes áreas do cérebro, pois podem ser necessárias respostas diferentes. Por exemplo, um cheiro que desencadeia uma memória seria direcionado para um local, enquanto um cheiro que requer reação física imediata, como o cheiro de queimadura, iria para outra área do cérebro. O cérebro humano pode distinguir entre vários tipos de odores e odores relacionados, embora seja muito menos sensível que os sistemas olfativos de muitos outros animais.
Além do principal sistema olfativo que processa odores no ambiente, muitos organismos também possuem um sistema olfativo acessório que responde aos feromônios. As pessoas não percebem os feromônios como odores específicos, mas reagem a eles, porque atingem várias áreas do cérebro que podem desencadear respostas como interesse sexual ou vontade de fugir. Freqüentemente, as respostas aos feromônios são sutis, e as pessoas podem não perceber que esses produtos químicos estão envolvidos em sua reação a uma pessoa ou situação.
Acredita-se que o sistema olfativo seja um dos mais antigos sistemas sensoriais. O olfato é fundamental para uma grande variedade de organismos, desde coelhos que precisam ser capazes de cheirar predadores que se aproximam até catadores que precisam ser capazes de detectar se a carne é ou não segura para comer. Os danos ao sistema olfativo podem ser causados por defeitos congênitos do nascimento, exposição a produtos químicos agressivos, danos cerebrais ou danos ao nariz que interferem no delicado epitélio olfativo. Indivíduos com um olfato desabilitado podem ser uma desvantagem social e pessoal.