Geruch
Die Geruchsorgane liegen seitlich vorne an der Schnauze. Das Riechzentrum kann bis zu zwei Drittel der Gehirnmasse ausmachen. Haie können so Blut in milliardenfacher Verdünnung wahrnehmen. Der Hai wittert seine Beute schon aus großer Entfernung (über 75 m), auch wenn kein anderer Sinnesreiz Informationen liefert. Durch ständige Kopfbewegung ("Pendeln") folgt er dieser Geruchsspur bis zum Ziel. So genannte Schneidersche Falten kanalisieren das einströmende Wasser so, dass die Nasengruben ständig von Wasser umspült werden. Eine Nasengrube ist durch eine Membran nochmals in zwei Abschnitte unterteilt, je eine für ein- und ausströmendes Wasser. Die innere Oberfläche ist gefaltet, wodurch die rezeptive Fläche vergrößert wird. Selbst ein blinder Hai findet so zielsicher sein Futter.
Gehör
Das Gehör ist einfacher ausgeprägt als bei Landtieren. Die Ohren befinden sich an beiden Seiten des Gehirnschädels, von außen ist nur eine kleine Pore sichtbar. Haie reagieren im Bereich der niederfrequenten Töne, also unter etwa 600 Hertz (zum Beispiel zappelnder Fisch, singende Wale, grunzende Seehunde, kämpfende Fische) und hochempfindlich auf pulsierende Schwingungen im 100 Hz-Bereich, wie sie von kranken oder verwundeten Tieren produziert werden. Haie können tiefere Frequenzen hören als Menschen. Bereits Schallwellen ab 10 Hertz bis 800 Hertz werden wahrgenommen. Das Gehör ist auch für den Gleichgewichts- und Orientierungssinn wichtig.
Geschmackssinn
Die Geschmacksknospen befinden sich im Gaumenbereich. Der Hai entscheidet beim Beißen, ob eine Beute genießbar ist oder wieder ausgespuckt wird. Über die gesamte Haut des Hais sind auch Geschmacksknospen verteilt, durch Anstupsen und Reiben an einer Beute kann daher ebenfalls der Geschmack wahrgenommen werden.
Sehen
Die Augen eines Hais sind zehn Mal so lichtempfindlich wie die eines Menschen und die meisten Haiarten besitzen Farbsehvermögen. Durch die an den Kopfseiten befindlichen Augen kann fast in alle Richtungen beobachtet werden. Bei Angriffen schützen Haie ihre Augen durch eine Nickhaut, die sich wie ein Augenlid schützend vor das Auge schiebt, oder durch Verdrehen der Augen nach hinten. Die Zahl der Stäbchen (Schwarz-Weiß Sehen) überwiegt, was die Sehfähigkeit bei schlechten Lichtverhältnissen erhöht. Eine weitere Anpassung an das Dämmerungslicht wird durch das Tapetum lucidum erreicht. Dieses besteht aus einer Schicht winziger, spiegelähnlicher Kristalle. Da es hinter der Netzhaut liegt, wirft es das durch die Netzhaut gelangte Licht wieder auf die Rezeptoren zurück.
Seitenlinienorgan
Das Seitenlinienorgan der Haie verläuft von der Kopfregion bis zur Schwanzspitze und dient wie bei allen Fischarten dazu, kleinste Schwingungen und Druckunterschiede im Wasser festzustellen. Es enthält in Gallerte eingebettete Sinneszellen. Diese können Wasserbewegungen, also Druckunterschiede (durch Beutetiere, Gegner oder Hindernisse) entlang der Körperfläche registrieren. Der Hai kann aber nur Wasserbewegungen in seiner nächsten Umgebung wahrnehmen.
Elektrische Sinne
Haie können elektrische Felder wahrnehmen. Jedes Lebewesen produziert durch seinen Herzschlag, Muskelbewegungen oder Hirnströme elektrische Felder. Die Elektrosensoren der Haie sind die Lorenzinischen Ampullen. Haie sind auch empfindlich gegenüber dem Magnetfeld der Erde, das sie zum Navigieren benutzen. So können sie nach Abwesenheit in bestimmte Regionen wieder zielgenau zurückkehren.