Baroreceptorii arteriali sunt receptori de întindere care sunt stimulați de distorsiunea peretelui arterial atunci când presiunea se modifică. Baroreceptorii pot identifica modificările atât ale tensiunii arteriale medii, cât și ale ratei modificării presiunii cu fiecare puls arterial. Potențialele de acțiune declanșate în capătul baroreceptorului sunt apoi direcționate direct către trunchiul cerebral unde terminațiile centrale (sinapse) transmit aceste informații neuronilor din nucleul solitar care se află în medulă. Răspunsurile reflexe de la o astfel de activitate baroreceptoare pot declanșa creșteri sau scăderi ale ritmului cardiac. Terminațiile senzoriale baroreceptoare arteriale sunt terminații nervoase simple, sfâșiate, care se află în tunica adventitică a arterei. O creștere a presiunii arteriale medii crește depolarizarea acestor terminații senzoriale, ceea ce duce la potențiale de acțiune. Aceste potențiale de acțiune sunt conduse către nucleul solitar din sistemul nervos central de către axoni și au un efect reflex asupra sistemului cardiovascular prin intermediul neuronilor autonomi. Secrețiile hormonale care vizează inima și vasele de sânge sunt afectate de stimularea baroreceptorilor.
La presiunile sanguine normale în repaus, baroreceptorii se descarcă la fiecare bătăi de inimă. Dacă scade tensiunea arterială, cum ar fi hipotensiunea ortostatică sau șocul hipovolaemic, rata de tragere a baroreceptorilor scade și reflexele baroreceptorilor acționează pentru a ajuta la restabilirea tensiunii arteriale prin creșterea frecvenței cardiace. Semnalele de la baroreceptorii carotizi sunt trimise prin nervul glosofaringian (nervul cranian IX). Semnalele de la baroreceptorii aortici călătoresc prin nervul vag (nervul cranian X). Baroreceptorii sinusului carotidian răspund atât la creșterea, fie la scăderea presiunii arteriale, în timp ce baroreceptorii arcului aortic răspund doar la creșterea presiunii arteriale. Baroreceptorii arteriali informează reflexele despre tensiunea arterială, dar alți receptori de întindere din venele mari și atriul drept transmit informații despre părțile cu presiune scăzută ale sistemului circulator.
Baroreceptorii răspund foarte repede pentru a menține o tensiune arterială stabilă, dar răspunsurile lor se diminuează în timp și, prin urmare, sunt cele mai eficiente pentru a transmite modificări pe termen scurt ale tensiunii arteriale. La persoanele cu hipertensiune esențială, baroreceptorii și reflexele lor se schimbă și funcționează pentru a menține tensiunea arterială crescută ca și cum ar fi normal. Receptorii devin apoi mai puțin sensibili la schimbare.
S-a descoperit că stimularea electrică a baroreceptorilor activează baroreflexul, reducând tonusul simpatic în tot corpul și reducând astfel tensiunea arterială la pacienții cu hipertensiune rezistentă.