Le cortex somato-sensoriel (somesthésique) reçoit des informations provenant de la surface du corps par l'intermédiaire de neurones relais et de neurones sensitifs.

La stimulation électrique de la surface du cortex somato-sensoriel est à l'origine de sensations somatiques fantômes, la stimulation électrique mimant l'arrivée d'une information en provenance de la surface du corps (chaud, froid, douleurs internes ou externes, etc.).

Cette organisation, conduisant à reconnaître pour chaque point du cortex somato-sensoriel une partie correspondante du corps, est dénommée somatotopie.

Les cartes somatotopiques obtenues au niveau du cortex somato-sensoriel par les méthodes de micro-stimulations peuvent être représentées chez l'homme sous la forme d'un petit homme appelé Homonculus sensitif (disproportionné par rapport à la forme réelle du sujet). De telles représentation existent chez tous les mammifères. Chez l'homme, elles présentent des mains (et un visage) très agrandies par rapport au reste du corps. Chez les rongeurs, le cortex somatosensoriel le plus développé est le cortex à tonneaux qui est associé au système des vibrisses.