Sistem penciuman adalah bagian dari otak yang memungkinkan orang untuk menafsirkan bau. Ini mengubah sinyal kimia dalam bentuk bau menjadi persepsi oleh otak. Sejumlah struktur terpisah merupakan bagian dari sistem olfaktorius, termasuk epitel olfaktorius, yang mengumpulkan sinyal kimia, dan bulbus olfaktorius, yang mengirimkan sinyal tersebut ke otak. Sistem penciuman adalah bagian dari sistem limbik yang lebih besar di otak yang terlibat dalam ingatan, respons emosional, dan perilaku.
Ketika bau mencapai epitel penciuman, sel-sel dalam struktur ini meresponsnya. Sel-sel yang berbeda peka terhadap bau yang berbeda, mengirimkan pesan ke daerah mikro di bulbus olfaktorius yang dikenal sebagai glomeruli. Setiap glomerulus dapat meneruskan sinyal ke area otak yang berbeda. Persepsi otak tentang bau akan dipengaruhi oleh daerah mikro mana yang diaktifkan, dan ke mana mereka mengirim sinyalnya.
Bau yang berbeda mengarah ke area otak yang berbeda karena respons yang berbeda mungkin diperlukan. Misalnya, bau yang memicu ingatan akan diarahkan ke satu lokasi, sedangkan bau yang memerlukan reaksi fisik segera, seperti bau terbakar, akan pergi ke area lain di otak. Otak manusia dapat membedakan antara sejumlah jenis bau dan bau terkait, meskipun jauh kurang sensitif dibandingkan sistem penciuman banyak hewan lain.
Selain sistem penciuman utama yang memproses bau di lingkungan, banyak organisme juga memiliki sistem penciuman aksesori yang merespons feromon. Orang tidak menganggap feromon sebagai bau tertentu, tetapi mereka bereaksi terhadapnya, karena mereka mencapai berbagai area otak yang dapat memicu respons seperti minat seksual atau dorongan untuk melarikan diri. Seringkali, respons terhadap feromon tidak kentara, dan orang mungkin tidak menyadari bahwa bahan kimia ini terlibat dalam reaksi mereka terhadap seseorang atau situasi.
Sistem penciuman diyakini sebagai salah satu sistem sensorik tertua. Indera penciuman sangat penting untuk berbagai macam organisme, dari kelinci yang harus mampu mencium pemangsa yang mendekat hingga pemulung yang harus dapat mendeteksi apakah daging aman untuk dimakan atau tidak. Kerusakan pada sistem penciuman dapat disebabkan oleh cacat lahir bawaan, paparan bahan kimia keras, kerusakan otak, atau kerusakan pada hidung yang mengganggu epitel penciuman halus. Individu dengan indera penciuman yang cacat dapat menjadi kerugian sosial dan pribadi.