Der Gleichgewichtssinn liefert Informationen über die Position und Bewegung des Kopfes und damit auch über die Orientierung des Körpers im Raum. Er ist essenziell für Gleichgewicht, Körperhaltung und die Stabilisierung des Blicks.

Die Rezeptoren befinden sich im Innenohr: Die Bogengänge erfassen Rotationsbeschleunigung, die Otolithenorgane hingegen lineare Beschleunigung und die Schwerkraft. Die Signale werden über den Gleichgewichtsnerv zu Hirnstammkernen geleitet, die Augenbewegungen, Haltungsanpassungen und die bewusste Orientierungswahrnehmung koordinieren. Das System arbeitet eng mit dem Seh- und dem Propriozeptionssystem zusammen; Störungen zwischen diesen dreien können Reisekrankheit auslösen.

Eine Schädigung oder Funktionsstörung des Gleichgewichtsorgans verursacht Schwindel, Gleichgewichtsstörungen und Schwierigkeiten, die visuelle Umgebung bei Kopfbewegungen zu stabilisieren. Eine Rehabilitation des Gleichgewichtsorgans kann dem Nervensystem helfen, sich an einen dauerhaften Ausfall anzupassen. Der Sinn arbeitet kontinuierlich und weitgehend unbewusst, bis eine Störung auftritt.

Sowohl das Wissen, wo oben ist, als auch das Erkennen einer plötzlichen Wendung hängen vom Gleichgewichtssinn ab.