U obratlovců jsou pachy snímány čichovým epitelem umístěným v nosní dutině a zpracovaným nejprve čichovou žárovkou v čichovém systému. U hmyzu jsou pachy snímány sensilií umístěnou na anténě a zpracované nejprve anténním lalokem.
Jak zjistili Linda B. Buck a Richard Axel (kterým byla v roce 2004 udělena Nobelova cena), savci mají obecně asi 1000 genů pro pachové receptory. Z těchto genů pouze část kódu pro funkční pachové receptory. Lidé mají 347 funkčních genů pro pachové receptory, ostatní geny mají nesmyslné mutace. Toto číslo bylo určeno analýzou genomu v projektu Lidský genom; počet se může lišit mezi etnickými skupinami a liší se i mezi jednotlivci. Například ne všichni lidé mohou cítit androstenon, složku mužského potu.
Každý čichový receptorový neuron v nose vyjadřuje pouze jeden funkční pachový receptor. Nervové buňky pachových receptorů mohou fungovat jako systém zámků: pokud se pachové molekuly vejdou do zámku, nervová buňka zareaguje. Podle teorie tvarů každý receptor detekuje rys pachové molekuly. Teorie slabého tvaru, známá jako odotopická teorie, naznačuje, že různé receptory detekují pouze malé kousky molekul a tyto minimální vstupy jsou kombinovány, aby vytvořily větší čichové vnímání (podobně jako je vizuální vnímání budováno z menších pocitů chudých na informace, kombinováno a rafinováno, aby vytvořilo detailní celkové vnímání). Alternativní teorie, teorie vibrací navržená Lucou Turinem (1996, 2002), předpokládá, že pachové receptory detekují frekvence vibrací pachových molekul v infračerveném pásmu elektronovým tunelováním. Bylo zjištěno, že hlavní předpovědi této teorie chybí (Keller a Vosshall, 2004), i když jiné studie nesouhlasí (citace nutná).
Axony ze všech tisíců buněk, které vyjadřují stejný pachový receptor, se sbíhají v čichové žárovce. Mitrální buňky v čichové žárovce posílají informace o jednotlivých vlastnostech do jiných částí čichového systému v mozku, který tyto vlastnosti spojuje do podoby pachu. Protože většina pachových molekul má mnoho jednotlivých vlastností, kombinace vlastností dává čichovému systému širokou škálu pachů, které dokáže detekovat.
Informace o zápachu se snadno ukládají do dlouhodobé paměti a mají silné vazby na emoční paměť. Je to možná způsobeno úzkými anatomickými vazbami čichového systému na limbický systém a hipokampus, což jsou oblasti mozku, o nichž je již dlouho známo, že se podílejí na emoční a místí paměti.
Některé feromony jsou detekovány čichovým systémem, i když u mnoha obratlovců jsou feromony detekovány také vomeronazálním orgánem, který se nachází ve vomeru, mezi nosem a ústy. Hadi ho používají k čichu kořisti, vystrkují jazyk a dotýkají se ho na orgán. Někteří savci dělají obličej zvaný flehmen, aby nasměrovali vzduch do tohoto orgánu.