I chemocettori periferici sono collocati in strutture dette glomi, che si trovano alla biforcazione della carotide comune (glomi carotidei) e presso l'arco aortico (glomi aortici). I glomi carotidei inviano le proprie afferenze tramite i nervi glossofaringei al gruppo respiratorio dorsale, stimolandolo, mentre i glomi aortici le inviano, sempre allo stesso gruppo, tramite i nervi vaghi. Una piccola arteria irrora ciascun glomo, da questa traggono nutrimento e nel contempo sono esposti al sangue arterioso di cui possono rilevare variazioni nella PO2. Se la concentrazione di ossigeno nel sangue arterioso scende sotto la norma i chemocettori periferici sono stimolati. È importante notare come la PO2 debba scendere a 30-60 mmHg affinché i chemocettori siano massimamente attivati, questo intervallo è proprio quello in cui la saturazione in ossigeno dell'emoglobina si riduce rapidamente, com'è possibile notare esaminando la curva di dissociazione dell'ossiemoglobina. Una concentrazione troppo elevata di idrogenioni e anidride carbonica stimola i chemocettori periferici ma questa risposta, pur rapida, è molto meno potente sia di quella stimolata dall'ossigeno negli stessi sia di quella che essi esercitano sull'area chemosensibile del centro respiratorio. 