Potencjały czynnościowe przemieszczają się z obwodowego zakończenia nocyceptora przez akson do jego zakończenia centralnego. Informacja jest więc kodowana między innymi przez liczbę i częstość wyładowań neuronów oraz przez aktywność różnych populacji aferentów.
Zakończenia centralne Centralne gałęzie neuronów nocyceptywnych unerwiających tułów i kończyny wchodzą do rdzenia kręgowego przez korzenie grzbietowe. Znaczna część cienkich włókien nocyceptywnych kończy się w powierzchownych warstwach rogu tylnego rdzenia kręgowego, szczególnie w blaszkach I i II. Niektóre włókna typu A tworzą również połączenia w głębszych warstwach, w tym w blaszce V.
Nocyceptory są neuronami pobudzającymi. Ich podstawowym szybkim neuroprzekaźnikiem w zakończeniach centralnych jest glutaminian. Część populacji uwalnia również neuropeptydy, m.in. substancję P oraz CGRP.
Uwolnienie przekaźników aktywuje neurony rdzeniowe należące do dalszych obwodów nocyceptywnych. Informacja jest następnie przetwarzana przez lokalne interneurony oraz przekazywana drogami wstępującymi do pnia mózgu, wzgórza i innych struktur mózgowia. Szczegółowe przetwarzanie tych informacji należy już do procesu nocycepcji, a nie wyłącznie do funkcji samego nocyceptora.