Os barorreceptores arteriais são receptores de estiramento que são estimulados pela distorção da parede arterial quando a pressão muda. Os barorreceptores podem identificar as mudanças na pressão sanguínea média ou na taxa de variação da pressão com cada pulso arterial. Os potenciais de ação desencadeados na terminação do barorreceptor são então diretamente conduzidos ao tronco cerebral, onde terminações centrais (sinapses) transmitem esta informação aos neurônios dentro do núcleo solitário que se encontra na medula. As respostas reflexas de tal atividade barorreceptor podem desencadear aumentos ou diminuições na freqüência cardíaca. As terminações sensoriais dos barorreceptores arteriais são terminações nervosas simples e abertas que ficam na túnica adventícia da artéria. Um aumento na pressão arterial média aumenta a despolarização dessas terminações sensoriais, o que resulta em potenciais de ação. Esses potenciais de ação são conduzidos ao núcleo solitário no sistema nervoso central pelos axônios e têm um efeito reflexo no sistema cardiovascular por meio dos neurônios autônomos. As secreções hormonais que atingem o coração e os vasos sanguíneos são afetadas pela estimulação dos barorreceptores.
Na pressão arterial normal de repouso, os barorreceptores descarregam a cada batimento cardíaco. Se a pressão arterial cair, como na hipotensão ortostática ou no choque hipovolêmico, a taxa de disparo dos barorreceptores diminui e os reflexos dos barorreceptores atuam para ajudar a restaurar a pressão arterial aumentando a frequência cardíaca. Os sinais dos barorreceptores carotídeos são enviados através do nervo glossofaríngeo (nervo craniano IX). Os sinais dos barorreceptores aórticos viajam através do nervo vago (nervo craniano X). Os barorreceptores do seio carotídeo respondem tanto a aumentos quanto a diminuições da pressão arterial, enquanto os barorreceptores do arco aórtico respondem apenas a aumentos da pressão arterial. Os barorreceptores arteriais informam os reflexos sobre a pressão arterial, mas outros receptores de estiramento nas grandes veias e átrio direito transmitem informações sobre as partes de baixa pressão do sistema circulatório.
Os barorreceptores respondem muito rapidamente para manter uma pressão arterial estável, mas suas respostas diminuem com o tempo e, portanto, são mais eficazes para transmitir alterações de curto prazo na pressão arterial. Em pessoas com hipertensão essencial, os barorreceptores e seus reflexos mudam e funcionam para manter a pressão arterial elevada como se fosse normal. Os receptores então se tornam menos sensíveis à mudança.
Foi descoberto que a estimulação elétrica dos barorreceptores ativa o barorreflexo, reduzindo o tônus simpático em todo o corpo e, assim, reduzindo a pressão arterial em pacientes com hipertensão resistente.