中枢化学感受器主要受到血液中二氧化碳分压（PCO2）的变化所激活，此外，氢离子浓度和氧分压的变化也能对其产生影响。在生理条件下，当血液中的二氧化碳水平升高时，它会与水结合，在碳酸酐酶的作用下形成碳酸，进而解离成氢离子和碳酸氢根离子。这些氢离子能够刺激中枢化学感受器，导致呼吸加深加快，以增加肺通气量，从而排出多余的二氧化碳，使血液中的pH值恢复正常。
需要注意的是，虽然氧分压的变化也能影响中枢化学感受器，但其敏感度远低于对二氧化碳的反应。在低氧条件下，主要是通过外周化学感受器来调节呼吸。然而，在慢性低氧状态下，由于长期刺激，中枢化学感受器对于氧气水平下降也会变得较为灵敏。
此外，中枢化学感受器位于延髓表面，靠近脑脊液接触区域，因此它们能够直接感知到脑脊液中pH值的变化。当血液中的二氧化碳增加时，不仅会通过上述机制在细胞外液中产生更多的氢离子，还会扩散进入脑脊液，进一步改变其酸碱状态，从而更有效地激活中枢化学感受器。
综上所述，中枢化学感受器主要对血液和脑脊液中的二氧化碳分压及由此引起的pH变化敏感，并且也能响应于氧分压的变化。
