神经系统的冷热感觉主要通过皮肤上的温度感受器来实现。这些感受器可以分为两类，一类是感知寒冷的感觉受体，另一类是感知温暖的感觉受体。
当环境温度变化时，不同的温度受体会被激活。例如，在皮肤接触到冷物体时，冷觉受体的活动会增加，并将这种信息转换成电信号，通过感觉神经传递给脊髓，最终到达大脑皮层进行处理和识别。同样地，当皮肤遇到热源时，温觉受体则会被激发，产生类似的信号传导过程。
在大脑中，这些来自不同温度感受器的信号被解析为冷或热的感觉。人体能够根据这些感觉做出相应的反应，比如通过增加血液流向表面来散热或是减少血流量以保持体温等。这种机制有助于维持体内环境稳定，即所谓的“体温调节”。
此外，还有一些特殊的温度受体，如TRPV1（瞬时受体电位香草酸亚型1）和TRPM8（瞬时受体电位梅林素亚型8），它们分别对热和冷刺激特别敏感。这些离子通道的激活对于感知极端温度以及疼痛信号传递也非常重要。
