Elles sont soit absorbées par la peau en pénétrant par les pores avant de passer dans le système sanguin, soit inhalées et entrent dans l'organisme par l'intermédiaire du système respiratoire. Elles peuvent aussi provoquer la transmission de signaux directement dans les lobes du cerveau par l'intermédiaire du système nerveux . Le système limbique a été l'une des premières parties du cerveau humain à se développer au cours de l'évolution. Il contrôle nos souvenirs, nos instincts et nos fonctions vitales. C'est la raison pour laquelle un arôme peut être aussi évocateur et significatif, qu'il s'agisse de l'odeur de pain frais, du café, des roses ou d'un désinfectant. L'odorat est un instinct très primitif. Le système limbique enregistre l'existence de la molécule d'une huile donnée et en réponse, le cerveau libère des substances chimiques qui communiquent avec le système nerveux pour l'apaiser ou le stimuler. Elles peuvent aussi affecter l'organisme physiquement, ce qui explique l'efficacité des huiles dans le traitement de la douleur.
Les huiles essentielles pénètrent dans l'organisme de différentes manières :

Les molécules des parfums se dissolvent dans le mucus produit par le tissu externe tapissant l'intérieur du nez. (épithélium olfactif). La surface de cette
muqueuse, inférieure à 6 cm² est couverte de millions de récepteurs. Chaque cellule chimio réceptive comporte deux extensions : la première conduit à la surface de la peau à l'intérieur du nez, la seconde se connecte aux fibres nerveuses à la base de l'épithélium. Par l'intermédiaire des fibres, les signaux traversent l'os ethmoïde et le palais pour atteindre la cavité crânienne. C'est là que les fibres nerveuses se rejoignent et forment les bulbes et voies olfactives qui transmettent les signaux directement au lobe du cerveau.


Sur la peau, en massage, les molécules étant extrêmement petites peuvent traverser l'épiderme pour atteindre le derme. Comme le derme est bien alimenté par les capillaires, les molécules d'huile passent dans l'ensemble du système sanguin.
Les huiles essentielles peuvent également entrer dans l'organisme par le système digestif lors de l'absorption.
Contrairement aux médicaments chimiques, les huiles essentielles ne restent pas dans l'organisme. Elles sont expulsées de nombreuses manières par l'urine, les selles, la sueur et l'expiration. Dans un organisme sain, les huiles essentielles ne séjournent pas plus de trois à six heures.