由冷觉与热觉两种感受不同温度范围的感受器感受外界环境中的温度变化所引起的感觉。对热刺激敏感的叫热感受器；对冷刺激敏感的叫冷感受器。两种感受器在皮肤表层中，均呈点状分布，叫做热点和冷点，温度感受器在面部、手背、前臂掌侧面、足背、胸部、腹部以及生殖器官的皮肤比较密集。冷点多于热点，在面部的皮肤每平方厘米约有16～19个冷点，热点的数目比冷点少4～10倍。在一定范围的温度内，两种感觉表现有一定程度的适应能力，在发生适应时，对温度刺激的敏感度明显降低。热感受器的适应只需几秒钟，但热觉的适应则需几分钟以上，可见人对热的适应并非完全决定于热感受器，而必须有中枢神经系统的适应功能参与。在热天澡盆内水温为28℃时，初进入时觉得冷，过一段时间后，也会发生适应，这种现象决定于人皮肤温度与环境温度的差别。所以，对于冷、热的感觉是相对的。
一般认为冷和热的感受器均具有一定的特殊结构，冷点和热点是有明显的功能区别的。但至今也没有能完全证实两者确切的结构。有的热敏感部位只有游离神经末梢。传导冷和热冲动的神经纤维也不相同，传导冷信息的纤维是一种细而有髓鞘的Aδ纤维（见神经元），分布在皮肤的浅层，接近于表皮层，其传导速度约为每秒11米。传导热信息的纤维是无髓鞘的细纤维，属于C类纤维，分布的范围在皮肤的中层，传导速度很慢，约每秒0.6～1.0米。这种纤维与传导冟信息的神经末梢难以区别，有人认为在受到45℃以上刺激时就会兴奋痛感受性末梢。
用电生理学方法记录冷或热感受性末梢所产生的传入冲动表明：温热感受器在22～46℃左右的范围内有冲动发放，在40℃时发放频率最高，但最高也只是每秒4次左右。冷感受器在 12～35℃左右的范围内有冲动发放，在25℃时发放频率最高，可达每秒10次左右；在35～45℃之间没有冲动发放；但在45℃以上时，又会产生发放，这种现象叫做“异常发放"（见图）。此外，热觉的产生与所受刺激的皮肤面积有关。若受到刺激的面积太小，则热觉变得不够明显，加大受刺激的皮肤表面面积，热觉可逐渐明显，可见主观感受的产生过程中，中枢内有空间性总和过程。
恒温动物的温度感受器有一定的感受范围，如人的皮肤温度保持在36℃，测定人的热觉，外界温度（如水温）上升时，热感觉愈明显。当上升到43～44℃时感觉最热，温度再升高，主观热觉即不再增强。当温度升高到45℃时，即开始有痛感觉。若将人的皮肤温度保持在30℃，测定人的冷觉，则随刺激温度的逐步下降而冷觉愈显著，直到环境温度下降到17℃时，开始感到难忍。热感受器的接受范围为36～45℃时是单独起作用的，冷感受器在31℃以下也是单独起作用的，在31～36℃时两种感受器同时起作用，人既有热觉又有冷觉。
温度觉对恒温动物极为重要，是调节体温的重要环节。在外界温度或体内温度（如血液的温度）发生变动时，通过温度感受器接受刺激，传入性冲动到达大脑的同时，也传向下丘脑的体温调节中枢，从这里发出传出性冲动，以调节产热器官（如骨骼肌等）或散热结构（如皮下血管等），以维持体温的恒定。对于兽类和鸟类，感受温热与寒冷常为指示迁徙的感受系统的主要组成部分。如候鸟的南飞北还；马鹿的按季节北去南归。对于变温动物除生活在水内的以外，常难于度过严寒。有些动物因适应环境的温度变化而发展成冬眠动物，冬季减少活动，降低体温，深藏在洞穴中，以便度过寒季。这些动物通过感受温热和寒冷而改变其生理功能的活动程序。
温度感受冲动向中枢的传入途径，与痛冲动的传入途径可能不尽相同。由于局部温度变化可以引起有比较明确定位的主观感觉和在大脑皮层中有温度感觉区，一般认为温度觉的冲动可达到大脑皮层。
