Arteriaaliset baroretseptorit ovat venytysreseptoreita, joita stimuloi valtimon seinämän vääristyminen, kun paine muuttuu. Baroretseptorit voivat tunnistaa sekä keskimääräisen verenpaineen että paineen muutosnopeuden muutokset jokaisen valtimopulssin kohdalla. Baroreceptoripäätteessä laukaistut toimintapotentiaalit johdetaan sitten suoraan aivorungoon, jossa keskuspäätteet (synapsit) välittävät tämän tiedon hermosoluihin solussa, joka sijaitsee medullassa. Reflektorivasteet tällaisesta baroreseptoriaktiivisuudesta voivat laukaista sykkeen nousun tai laskun. Valtimoiden baroretseptorien aistipäätteet ovat yksinkertaisia, roiskuneita hermopäätteitä, jotka ovat valtimon tunica adventitiassa. Keskimääräisen valtimopaineen nousu lisää näiden aistipäätteiden depolarisoitumista, mikä johtaa toimintapotentiaaliin. Nämä toimintapotentiaalit ohjaavat aksonit keskushermoston yksinäiseen ytimeen, ja niillä on reflektoiva vaikutus sydän- ja verisuonijärjestelmään autonomisten hermosolujen kautta. Hormonieritteisiin, jotka kohdistuvat sydämeen ja verisuoniin, vaikuttaa baroretseptorien stimulaatio.
Normaalissa levossa olevassa verenpaineessa baroretseptorit purkautuvat jokaisen sydämen lyönnin yhteydessä. Jos verenpaine laskee, kuten ortostaattisessa hypotensiossa tai hypovoleemisessa sokissa, baroreceptorien ampumisnopeus laskee ja baroreceptorirefleksit auttavat palauttamaan verenpaineen lisäämällä sykettä. Kaulavaltimon baroretseptoreista tulevat signaalit lähetetään glossofaryngeaalisen hermon (kallon hermo IX) kautta. Aortan baroretseptoreiden signaalit kulkevat vagus-hermon (kallon hermo X) läpi. Karotidiset sinusbaroretseptorit reagoivat molempiin valtimopaineen nousuihin tai laskuihin, kun taas aortan kaaren baroretseptorit reagoivat vain valtimopaineen nousuun. Valtimoiden baroretseptorit kertovat reflekseistä valtimoverenpaineesta, mutta muut suurten suonien ja oikean eteisen venytysreseptorit välittävät tietoa verenkiertoelimistön matalapaineosista.
Baroretseptorit reagoivat hyvin nopeasti pitääkseen vakaan verenpaineen, mutta heidän vastauksensa vähenevät ajan myötä ja ovat siten tehokkaimpia välittämään lyhytaikaisia verenpaineen muutoksia. Essentiaalista hypertensiota sairastavilla ihmisillä baroretseptorit ja niiden refleksit muuttuvat ja toimivat ylläpitämään kohonnutta verenpainetta normaalisti. Reseptoreista tulee sitten vähemmän herkkiä muutoksille.
Baroretseptorien sähköstimulaation on havaittu aktivoivan barorefleksin, vähentäen sympaattista sävyä koko kehossa ja vähentäen siten verenpainetta potilailla, joilla on resistentti hypertensio.