Терморецепторы — рецепторы, воспринимающие температурные сигналы окружающей среды. Они являются составной частью системы терморегуляции, обеспечивающей поддержание температурного гомеостаза у теплокровных животных. За открытие молекулярных механизмов, лежащих в основе терморецепции и механорецепции, Дэвиду Джулиусу и Ардему Патапутяну была присуждена Нобелевская премия по физиологии 2021 года.

У млекопитающих периферийные терморецепторы расположены в коже, в роговой оболочке глаза, на слизистых оболочках. Терморецепторы есть также во внутренних частях тела. Рецептивные поля кожных терморецепторов образуют пятна чувствительности к холоду или теплу размером около 1 мм, составляющие нечто вроде мозаики. Сигналы от терморецепторов передаются в спинномозговые нейроны и по спиноталамическому и спиноретикулярному путям достигают соответственно ядер таламуса и ретикулярной формации. Далее эти сигналы передаются в ядра гипоталамуса, ответственные за вегетативную регуляцию тепловыделения и охлаждения организма, и соматосенсорную кору. В самом гипоталамусе есть термочувствительные нейроны, которые отслеживают локальные изменения температуры головного мозга и регулируют её. В последние годы установлено, что температура тела регулируется не только гипоталамусом, но и другими термоэффекторными путями с собственными афферентными и эфферентными ветвями.

Периферийные терморецепторы делятся на холодовые, которые воспринимают сигналы холода, и тепловые — воспринимают сигналы тепла. Когда температура окружающей среды находится в так называемом «нейтральном» диапазоне, приблизительно в районе 30 °С, то и тепловые, и холодовые рецепторы работают с минимальной активностью. Активность терморецепторов возрастает тем больше, чем сильнее отклонение от нейтрального диапазона. Различают четыре типа афферентных сигналов от термочувствительных рецепторов. При умеренном снижении температуры, примерно в диапазоне от 30 до 15 °С, активируются холодовые рецепторы, что субъективно ощущается как прохлада или холод. При повышении температуры среды свыше 30 °С увеличивается активность тепловых рецепторов, что ощущается как тепло или жар. Ниже 15 °С и выше 43 °С активируются не только терморецепторы умеренного тепла или холода, но и болевые рецепторы, чувствительные к экстремальному жару или экстремальному холоду, и к температурным ощущениям примешиваются болевые.

Механизмы работы терморецепторов активно изучаются на молекулярном уровне. В настоящее время считается, что основную роль в чувствительности к температуре играют белки из семейства TRP, образующие мембранные ионные каналы.