Der Geruchssinn ist stark mit Erinnerungen, Gefühlen und Stimmungen verknüpft, wobei sich das Geruchsgedächtnis im Laufe der Jahre verfeinert und bestimmt, wie man Orte und andere Menschen wahrnimmt, auch wenn dies meist unbewusst geschieht, so dass man nicht kontrollieren kann, woran man sich bei bestimmten Gerüchen erinnert. Aus diesem Grund lässt uns das Geruchsgedächtnis einerseits in schönen Erinnerungen schwelgen, andererseits erinnert es uns aber auch an Menschen, die wir eigentlich aus unserem Leben verbannt haben. Gerüche rufen die stärksten und unmittelbarsten Emotionen hervor, so dass mit dem Verlust des Geruchssinns auch die emotionalsten Erinnerungen verloren gehen können. Im Allgemeinen werden jedoch viele Dinge mit den Gerüchen der Vergangenheit in Verbindung gebracht, so dass die Erinnerungen daran allein durch den Kontakt mit dem jeweiligen Geruch der Erinnerung hervorgerufen werden.
Die Nasenschleimhäute sind mit Geruchsrezeptoren ausgestattet, die Gerüche aufnehmen und in Form von Signalen an den Riechkolben weiterleiten, der für die Verarbeitung von Reizen und deren Weiterleitung an verschiedene Teile des Gehirns verantwortlich ist. Dazu gehört das so genannte limbische System, das Emotionen steuert, das Erlernen neuer Dinge ermöglicht und Erinnerungen im Gedächtnis speichert. In diesem Prozess wird die Geruchsinformation einem Wo und einem Wann zugeordnet. Die Amygdala ist dafür zuständig, äußere Einflüsse zu verarbeiten, bei Bedarf Emotionen wie Angst auszulösen und entsprechende Hormone freizusetzen. Der Hippocampus nimmt Informationen aus anderen Bereichen des Gehirns auf, verarbeitet sie und überträgt sie ins Langzeitgedächtnis. Der Hippocampus ist das Gedächtniszentrum, während der Hypothalamus das vegetative Nervensystem steuert und eng mit der Amygdala zusammenarbeitet. Das limbische System ist mit dem anterioren Geruchsnervenkern verbunden, und diese Verbindung ist für die Bildung vollständiger Erinnerungen entscheidend. Das Geruchsgedächtnis ist aber auch ein Schutzmechanismus, der den Menschen vor Feuer, Rauch oder dem Verzehr von verdorbenen Lebensmitteln warnt.