Als leichtflüchtige Substanzen werden Duftstoffe beim Einatmen auf- und wahrgenommen. Im Nasen-Rachen-Bereich docken die Duftmoleküle an bestimmte Riechrezeptoren der Riechschleimhaut an. Damit lösen sie Nervenimpulse aus, die als Information des Duftstoffs an das Gehirn (limbisches System) weitergeleitet werden und dort bestimmte emotionale Reaktionen, positive oder negative Gefühle, Stimmungen oder Erinnerungen auslösen.
Der menschliche Geruchssinn ist in der Lage, mehrere tausend Gerüche zu differenzieren. Allerdings können hohe Geruchskonzentrationen über eine längere Einwirkdauer zum Abstumpfen dieser Wahrnehmung führen. Auf diesen Effekt ist das abnehmende Wahrnehmen des täglich verwendeten Parfüms zurückzuführen. Was oft dazu führt, dass die Menge des Parfüms erhöht wird – zum Leid der Mitmenschen, die der hohen Konzentration der Parfüms ausgesetzt sind.
Duftstoffe wirken bereits in sehr geringen Konzentrationen. Um als Duft wahrgenommen zu werden, müssen circa vierzig Rezeptoren stimuliert werden. Aber auch eine geringere Anzahl der Duftstoffmoleküle wird vom Gehirn registriert, in diesem Fall ohne bewusstes Riechen. Experten sprechen von olfaktorischer Wirkung unter der Wahrnehmungsgrenze – ein für viele Marketingforscher spannender Bereich, in dem Wirkung ohne Wahrnehmung erzielt werden kann.
Kritisch jedoch, wenn stark sensibilisierte Beschwerden merken, die sie aufgrund der fehlenden „Riechwahrnehmung“ nicht mehr zuordnen können.
Aus jahrelangen Erfahrungen mit Duftstoffen werden bestimmten Duftstoffkompositionen spezielle Effekte beziehungsweise Wirkungen zugeschrieben: Orangen- und Zitrusdüfte wirken anregend und konzentrationsfördernd, Lavendelduft kann entspannend und beruhigend wirken. Damit ist ein gezielter Einsatz von Duftmischungen, um bestimmte Situationen oder Stimmungen der Menschen zu steuern, inzwischen Realität. Wichtig in diesem Zusammenhang ist auch, dass höhere Konzentrationen von Duftstoffen eine Stressreaktion hervorrufen können.