O reflexo da tosse é iniciado em seu ramo sensitivo ou aferente, através das fibras nervosas distribuídas pelo epitélio colunar ciliado das vias aéreas superiores e inferiores, estendendo-se desde a faringe até os bronquíolos terminais

Tanto estímulos mecânicos (corpos estranhos ou massas tumorais com compressão extrínseca ou intrínseca), quanto os químicos (partículas irritantes, gases tóxicos, agentes infecciosos) podem deflagrar o estímulo ao nível desses receptores

A maioria dos receptores da tosse fica localizada na laringe, carina e na bifurcação dos brônquios médios e grandes. Porém, também há receptores da tosse associados a nervos sensitivos nas regiões paranasal (n. vago); faríngea (n. vago); canal auditivo externo e membrana timpânica (n. vago); esôfago, estômago e pleura (n. vago); diafragma e pericárdio (n. vago)

Como a tosse também pode ser controlada de forma voluntária, considera-se que também possa haver aferência da tosse de origem central. Os impulsos aferentes, tanto periféricos quanto centrais, são transmitidos via nervo vago para o centro da tosse ao nível da medula, que é responsável pela integração e coordenação dos complexos movimentos da musculatura expiratória envolvidos na produção de uma tosse efetiva