Los tiburones deben gran parte de su eficacia como depredadores a su buen sistema sensorial. Sus sentidos no están fusionados, pero dependen unos de otros para proveer verdadera agudeza. Los tiburones son capaces de oler miles de veces mejor que cualquier ser humano y de detectar a distancias considerables sustancias químicas disueltas en el agua.

La función de sus sentidos está enfocada a la supervivencia y primordialmente, a la búsqueda de alimentos. Siendo sus sentidos más agudos que en el humano, es de esperar que tampoco posea solo 5, sino que cuente con más.

Vista. No todos los tiburones poseen la misma capacidad de visión, pues unos son más sensibles a la luz o tienen una visión relativamente pobre. La mayoría tiene un campo visual bastante extenso, como en el caso del tiburón martillo (se cree que puede ver a 360°). Los ojos no se salen de lo común, pues son semejantes a los de otros animales vertebrados. Cuentan con tapetum lucidum que los protege del medio marino y, dado que está situado detrás de la retina, refleja favorablemente la luz y permite que los tiburones tengan buena visibilidad en las aguas oscuras.

Algunas especies que viven cerca de la superficie no necesitan de una visión particularmente aguda ya que a su hábitat llega mucha luz solar. Por lo contrario, los tiburones bentónicos tienen los ojos más grandes y mejor capacidad de visión. Por cierto, los tiburones no pueden cerrar los párpados y algunos probablemente pueden ver los colores.

Olfato. Los tiburones tienen narinas que solo utilizan para oler. Cuando ellos nadan, el agua fluye a través de los orificios nasales, se introduce en el conducto nasal y mueve los últimos pliegues de la piel que está cubierta con células sensoriales. Algunos tiburones, como el tiburón limón (Negaprion brevirostris), pueden detectar una mínima cantidad de sangre en el agua.

El sentido del olfato es direccional. Esto quiere decir que si aroma proviene desde el lado izquierdo del tiburón, este lo percibe primero precisamente en la fosa izquierda antes que en la derecha y de esta manera puede detectar la ubicación de la fuente del aroma.

Hay que recalcar que son muy sensibles a los olores y pueden diferenciar a una presa de un posible compañero o compañera y hasta de un depredador, y responden de manera más marcada al aroma producido por una potencial presa herida o temerosa.

Oído. Su sentido del oído es también agudo a pesar de que no poseen orejas sino pequeñas aberturas en los costados de la cabeza y oídos internos parecidos a los de los mamíferos.

Bajo el mar, los tiburones tienen la brillante capacidad de escuchar sonidos por debajo del rango del oído humano y desde muchos kilómetros lejos de la fuente del sonido. Esto es especialmente útil al momento de cazar: si escuchan frecuencias bajas de animales heridos, los escualos no dudan en seguir el sonido hasta llegar a la presa y alimentarse de ella.

Tacto. Miles de dentículos dérmicos cubren la piel de los tiburones pero esta característica no impide que se pierda sensibilidad. En efecto, bajo la piel se encuentran numerosas terminaciones nerviosas importantes para detectar superficies y algunas especies tienen una especie de barbas que rodean la boca, necesarias para revolver la arena en la búsqueda de comida.

Sus dientes constituyen otra herramienta de tacto, pues sus mandíbulas flexibles permiten un toque de identificación. Como la dentadura está provista de nervios sensibles a la presión, el tiburón suele dar mordiscos para probar y determinar si lo que toca es comestible o no.

Gusto. El sentido del gusto no está tan desarrollado como los demás sentidos porque no es realmente necesario para detectar presas. No obstante, los tiburones tienen papilas gustativas en todo el interior de la boca y garganta y no solo en la lengua. Antes de que se decidan a comer algo, muerden un trozo y a partir del sabor aceptan comerlo o rechazarlo si se sale de su dieta acostumbrada.

Este sentido es muy sensible a la grasa contenida en el tejido de la carne, ya que muchos tiburones mantienen una alimentación rica en grasas.

Electrorrecepción. Este sexto sentido es único y permite a los tiburones detectar pequeños campos eléctricos generados por los seres vivos, aun si estos están ocultos o semi enterrados en la arena.

Los órganos encargados de la electrorrecepción se llaman Ampollas de Lorenzini y cada tiburón tiene entre cientos y miles diseminados alrededor del hocico. Las ampollas se conectan a los poros de la piel mediante delgados tubos rellenos con una sustancia parecida a la gelatina.

Línea lateral. Es un sistema que dota con la capacidad de detectar cambios en la presión del agua. Consiste en un conjunto de tubos llenos de líquido situados en cada lado del cuerpo desde la cabeza hasta la cola. Si algo se acerca al animal, el agua entra a los poros y fluye a través de la línea lateral estimulando las células sensoriales y a la vez, alertando sobre posibles presas o peligros.