化学感受器是指其适宜刺激是化学物质的感受器。参与呼吸调节的化学感受器因其所在部位的不同，分为外周化学感受器和中枢化学感受器。
1.外周化学感
受器颈动脉体和主动脉体是调节呼吸和循环的重要外周化学感受器。在动脉血PO2降低、PCO2或H+浓度升高时受到刺激，冲动经寞神经和迷走神经传入延髓，反射性地引起呼吸加深加快和血液循环的变化。其中，颈动脉体主要调节呼吸，而主动脉体在循环调节方面较为重要。
2.中枢化学感受器
延髓有一个不同于呼吸中枢但可影响呼吸的化学感受器，称为中枢化学感受器，以别于外周化学感受器。
中枢化学感受器位于延髓腹外侧浅表部位，左右对称，可以分为头、中、尾三个区。中枢化学感受器的生理刺激是脑脊液和局部细胞外的H+.其有效刺激不是CO2本身，而是CO2所引起的【H+】的增加。在体内，血液中的CO2能迅速通过血脑屏障，使化学感受器周围液体中的【H+】升高，从而刺激中枢化学感受器，再引起呼吸中枢的兴奋。可是，脑脊液中碳酸酐酶含量很少，CO2与水的水合反应很慢，所以对CO2的反应有一定的时间延迟。血液中的H+不易通过血脑屏障，故血液pH的变动对中枢化学感受器的直接作用不大，也较缓慢。
中枢化学感受器与外周化学感受器不同，它不感受缺O2的刺激，但对CO2的敏感性比外周的高，反应潜伏期较长。中枢化学感受器的作用可能是调节脑脊液的【H+】，使中枢神经系统有一稳定的pH环境，而外周化学感受器的作用主要是在机体低O2时，维持对呼吸的驱动。