Il existe plusieurs types de neurones dans le bulbe olfactif. Il s’agit des cellules mitrales, des neurones relais touffus, des cellules granulaires et des neurones périglomérulaires. Les cellules mitrales et les neurones relais touffus forment des connexions avec les neurones récepteurs olfactifs des glomérules. Ils reçoivent les informations olfactives et les transportent ensuite du bulbe olfactif vers le cortex olfactif, principal site de traitement des informations olfactives. Le cortex olfactif est constitué de plusieurs zones corticales qui reçoivent les informations du bulbe olfactif, notamment le cortex piriforme, le cortex entorhinal, une zone de cortex recouvrant l’amygdale appelée cortex péri-amygdaloïde, et deux régions appelées respectivement tubercule olfactif et noyau olfactif antérieur. Les cellules granuleuses et les neurones périglomérulaires sont tous deux des interneurones qui seraient impliqués dans le réglage fin du traitement de l’information olfactive en faisant des choses comme aider à aiguiser le contraste entre différents odorants.
Le bulbe olfactif a tendance à être beaucoup plus petit chez l’homme et les autres primates que chez les animaux qui dépendent plus fortement de l’odorat pour leur fournir des informations sur leur environnement (par exemple les rongeurs, les chiens, etc.). Les affirmations selon lesquelles l’odorat humain est « sous-développé » en raison de son manque d’importance sont toutefois exagérées. Des études suggèrent que les êtres humains sont capables de détecter jusqu’à un trillion d’odeurs différentes et que nous sommes capables d’utiliser l’olfaction de manière beaucoup plus intensive lorsqu’on nous demande d’accomplir une tâche qui fait largement appel à l’olfaction. En outre, les personnes qui testent régulièrement leur système olfactif (par exemple, les dégustateurs de vin) sont capables de faire preuve d’une perception olfactive très raffinée. On a même constaté que les humains étaient capables d’utiliser le même type de repérage olfactif que les animaux comme les limiers. Ainsi, il se peut que nous ayons la capacité d’une plus grande discrimination olfactive mais pas un besoin pressant d’affiner ces compétences, sauf dans certaines circonstances.
Le bulbe olfactif est également une région cérébrale d’intérêt car c’est l’un des rares endroits du cerveau où de nouveaux neurones apparaissent au cours de la vie. Cependant, ce phénomène a surtout été observé chez les rongeurs, et sa prévalence et/ou son importance chez l’homme font l’objet d’un débat. Chez les rongeurs, les nouveaux neurones qui sont ajoutés au bulbe olfactif sont principalement produits dans une zone appelée zone ventriculaire, qui tapisse les parois des ventricules latéraux. Les nouveaux neurones migrent ensuite vers le bulbe olfactif, où ils se différencient en types de cellules fonctionnelles spécifiques. On estime que des milliers de nouveaux neurones du bulbe olfactif sont produits chaque jour dans le cerveau des rongeurs. Les raisons de cette neurogenèse prolifique dans le bulbe olfactif ne sont pas claires, bien qu’il ait été proposé qu’il s’agisse d’une composante importante de la plasticité synaptique dans cette structure et qu’elle pourrait aider le bulbe olfactif à s’adapter à la composition fréquemment changeante des neurones récepteurs olfactifs, qui n’ont qu’une durée de vie d’environ 60 jours chez les rongeurs.