化学感受器主要通过检测血液中的二氧化碳（CO2）水平来感知其浓度的变化。这些感受器分为两类，即中枢化学感受器和外周化学感受器。
中枢化学感受器位于延髓的腹外侧表面，它们直接接触脑脊液，并对其中的氢离子（H ）浓度变化非常敏感。当血液中的CO2含量升高时，它会迅速穿过血-脑屏障进入脑脊液，在这里与水结合形成碳酸，随后分解成H 和碳酸根离子。增加的H 浓度可以刺激中枢化学感受器，进而影响呼吸控制中心，导致呼吸加深加快以排除多余的CO2。
外周化学感受器主要分布在颈动脉体和主动脉体中，它们对血液中的氧分压、二氧化碳分压以及pH值的变化都有反应。当血液中的CO2水平上升时，它会与红细胞内的水发生类似上述的反应生成碳酸并释放出H 。此外，部分未结合的CO2也能直接溶解在血浆里，造成局部酸度增加。这些变化都会被外周化学感受器捕捉到，并通过神经传递给呼吸中枢，促使机体采取相应的调节措施来恢复正常的气体平衡。
这两种机制共同作用，确保了人体能够快速准确地响应血液中CO2浓度的变化，维持体内环境的稳定状态。
