Cơ quan khứu giác của động vật có vú nằm ở phần sau phía trên khoang mũi, hình thành một hệ thống rất phức tạp (đặc biệt đối với các loài macromat) gồm xương xoắn mũi là những xương mỏng hướng vào khoang và được bao phủ trong biểu mô khứu giác. Tại xương cuống mũi không chỉ diễn ra quá trình phân tích khứu giác mà còn làm ấm không khí hít vào trước khi xuống phổi. Trong các loài động vật bốn chân hiện đại, vỏ khứu giác có ở loài thú và một số loài chim. Biểu mô khứu giác chứa các tế bào cảm thụ khứu giác, tế bào nâng đỡ, tiết ra dịch nhầy và có đặc tính tương tự như tế bào thần kinh đệm cũng như tế bào gốc, giống với tế bào mầm, có khả năng phân chia và tạo ra các nơron chức năng mới trong suốt vòng đời động vật. Kích thước biểu mô khứu giác ở động vật có vú thay đổi từ 2–4 cm² (người) và 9,3 cm² (thỏ) đến 18 cm² (chó) và 21 cm² (mèo nhà). Tuy nhiên, những thông số này không đại diện cho độ nhạy mùi vì không tính đến số lượng thụ thể khứu giác trên một đơn vị bề mặt. Các thụ thể khứu giác có thể bắt được các phân tử mùi trong không khí hít vào. Giống như thụ thể vị giác, thụ thể khứu giác được phân loại là thụ thể hóa học. Tín hiệu ghi nhận sự hiện diện của vật chất có mùi được truyền qua dây thần kinh khứu giác đến trung tâm tương ứng của não là hành khứu giác hoặc các trung tâm khứu giác chính trên vỏ đại não. Sau đó, tín hiệu khứu giác được truyền đến vùng dưới đồi, hệ limbic, cấu tạo lưới và tân vỏ não.[7][6][13]

Hầu hết các loài thú đều còn lại cơ quan Jacobson, có thể xem là một phần riêng biệt của bao khứu giác. Bộ phận này cũng có ở cá phổi và hầu hết các động vật bốn chân (ngoại lệ quan trọng nhất là chim và cá sấu) tham gia chủ yếu vào việc nhận biết pheromone. Cơ quan Jacobson ở một số nhóm loài (cá voi, bò biển, đa số dơi và động vật linh trưởng mũi hẹp kể cả con người) rất đơn giản hoặc tiêu biến.[14][15][16]

Cơ quan Jacobson nằm lót với biểu mô khứu giác tương tự phần bao xương cánh mũi. Các tế bào thụ cảm khứu giác được phục hồi trong suốt cuộc đời và được tế bào biểu mô và tế bào đáy hỗ trợ. Nhưng thay vì lông mao, các tế bào này có vi nhung mao (microvilli). GCPR cũng đại diện cho các phân tử thụ thể nhưng trình tự axit amin lại không liên quan đến thụ thể xoăn mũi. GPCR trong cơ quan Jacobson có hai họ khác nhau, mỗi họ chứa từ 100 đến 200 gen tiến hóa độc lập. Mỗi thành viên trong hai họ này đều có vùng đầu tận cùng N ngoại bào dài như thụ thể metabotropic glutamate. Chất trung gian thứ cấp ở đây không phải là AMP vòng như trong xoăn mũi mà là inositol triphosphat. Các sợi hướng tâm từ biểu mô mũi chạy vào hành khứu giác phụ thường nằm ngay sau hành khứu giác chính. Giống như biểu mô khứu giác ở mũi, biểu mô lá mía cũng được chia thành các phần: protein G phần đỉnh và phần đáy cơ quan có biểu hiện gen khác nhau. Các vùng này định hướng trong hành khứu giác phụ: vùng đỉnh biểu mô chiếu phía trước hành còn vùng đáy vào sau hành. Số lượng quản cầu hành phụ ít rõ rệt so với hành chính. Cấu trúc hành phụ cũng phức tạp hơn hành chính. Hành phụ không có chiếu tương ứng vào vỏ não mà chỉ liên kết với hệ limbic: hạch hạnh nhân và hạch vùng dưới đồi đóng vai trò quan trọng trong hành vi tình dục. Hành phụ chỉ phản ứng với chất đặc trưng trong pheromone của loài mà bỏ qua tất cả các chất khác.[17]