Da Schlangen im Verlauf ihrer Entwicklungsgeschichte vielfach unterirdisch lebten, haben sich ihre Sinnesorgane anders als bei den meisten anderen Tieren entwickelt. Weil sich die Augen nicht zu hoch entwickelten Organen ausbilden mussten, ist das Sehvermögen vieler Arten schwach; besonders grabende Arten sind fast blind. Sie gleichen diesen Nachteil durch andere Sinnesorgane aus, von denen manche äußerst leistungsfähig sind.
Sehen
Etwa 10 Prozent aller Schlangen sind fast blind und können allenfalls Hell und Dunkel unterscheiden. Zu dieser Gruppe gehören nahezu alle Arten der primitivsten Schlangenfamilien, die Typhlopidae, Leptotyphlopidae und die Anomalepidae sowie eine kleine Anzahl unterirdisch lebender Arten anderer Familien. Die Augen der übrigen Arten kann man nach ihrer Pupillenform drei Gruppen zuordnen: Augen mit runden, mit waagrechten und senkrechten Pupillen. Die meisten Schlangen haben Augen mit runden Pupillen. Schlangen mit kleinen runden Pupillen führen meist ein verstecktes Leben und jagen entweder tags oder nachts. Schlangen mit großen runden Pupillen sind gewöhnlich tagaktiv und verfügen über ein gutes Sehvermögen, auch wenn es ihnen schwer fällt, Objekte in Ruhe deutlich zu erkennen. Oft recken sie Kopf und Hals in die Höhe, um sich einen besseren Überblick zu verschaffen. Alle Wasserschlangen, die Buschschlangen, die Peitschennattern und die Zornnattern Nordamerikas, Europas und Asiens gehören zu dieser letzten Gruppe.
Senkrechte Pupillen findet man bei Vipern und tropischen Nattern. Diese Arten sind an die Jagd bei schwachem Licht angepasst, im hellem Licht ziehen sich ihre Pupillen zu Schlitzen zusammen, um die Netzhaut zu schützen. Waagrechte Pupillen treten nur bei wenigen Arten auf: bei den 8 asiatischen Baumschlangen der Gattung Ahaetulla und bei den 2 afrikanischen Vogelnatter Arten der Gattung Thelotornis. Pupillenorm sowie Größe und Lage der Augen ermöglichen diesen Schlangen ein recht gutes binokulares Sehen, das Schlangen mit seitlich stehenden Augen fehlt. Binokulares Sehen die Voraussetzung für genaue Entfernungsschätzung. Das ist wichtig für Arten, die ihren Körper als Brücke zwischen Ästen benutzen oder ihre Beute von Blättern und Zweigen »pflücken«.
Senkrechte Pupilen (Abgottschlange)
Waagerechte Pupilen (Peitschennatter)
Runde Pupilen (Grüne Grasnatter)
Riechen
Wie andere Wirbeltiere auch, haben Schlangen Nasen, die mit den Geruchszentren des Gehirns verbunden sind. Außerdem haben sie ein besonderes Organ, das Jacobsonsche Organ. Es besteht aus einer paarigen Eindellung oder zwei Taschen im Gaumen der Schlange, in die sie die Spitzen ihrer gespalttenen Zunge legen kann. Indem die ihre Zunge vorstreckt und einige Sekunden züngelt, nimmt sie Duftmoleküle aus der Luft auf. Im jacobsonschen Organ werden sie dann analysiert, und die Information wird an das Gehirn weitergegeben. Die Schlange wiederholt diesen Vorgang, bis sie weiß, worum es sich bei dem Duft handelt.
Hören
Obwohl Schlangen keine äußeren Ohren haben sind immer noch Relikte der inneren Ohrstruktur in Form eines kleinen Knochens, der Columella, vorhanden, der Vibrationen zum Innenohr überträgt. Um Erschütterungen wahrzunehmen, muss der Unterkiefer in Kontakt mit dem Untergrund sein. Die Vibrationen werden dann über die Kieferknochen, die Columella und das Quadratbein zum Innenohr übertragen. Neben den Fußtritten Feinden und dem Rascheln potenzieller können Schlangen mit ziemlicher Sicherheit auch niederfrequente Luftschallwahrnehmen.
Warnehmung von Wärme
Bestimmte Schlangen haben ungewöhnliche Sinnesorgane genannt Grubenorgane. Man sie bei Vertretern von 3 Familien: den Pythons und den Grubenottern. mit Grubenorganen tragen diese zwischen den Schuppen der Mundränder, bei Phytons liegen sie in den Mundrandschuppen selbst. Grubenottern haben paarige Gruben zwischen Augen und Nasenlöchern manche werden deshalb in Teilen Lateinamerikas »cuatro natrices« (vier Nasenlöcher) genannt. Bei allen Arten sind die Grubenorgane mit einer Zellschicht ausgelegt, die zahlreiche Thermorezeptoren enthält, die alle mit dem Gehirn verbunden sind. Mit diesen Zellen können Schlangen kleinste Temperaturzunahmen wahrnehmen, wie sie von kleinen Warmblütern ausgehen, die zu ihrer Beute zählen. (Sogar Echsen, obwohl kaltblütig, strahlen etwas Wärme aus, da sie durch Sonnen ihren Körper über die Umgebungstemperatur erwärmen können.) Die Grubenorgane gestatten es Schlangen, Temperaturänderungen von nur 0,2 °C wahrzunehmen. Die Grubenorgane sind nach vorne gerichtet, und durch Analyse der Wärmeinforrnationen der beiden Kopfseiten kann die Schlange Position und Größe ihrer Beute beurteilen. Das bedeutet, dass sie selbst in völliger Dunkelheit gezielt zuschlagen kann. In Versuchen mit einer blinden Klapperschlange traf diese ihre Beute in 98 Prozent der Fälle, während die Trefferquote auf nur 27 Prozent absank, als man ihre Grubenorgane bedeckte.
Big-Boas