La cóclea es la estructura enrollada y llena de líquido que se encuentra en el oído interno y que convierte las vibraciones sonoras en señales neuronales. Su nombre proviene del latín y significa concha de caracol, debido a su parecido.

La energía sonora que llega desde el oído medio pone en movimiento el líquido coclear. Este movimiento crea una onda viajera a lo largo de la membrana basilar, que recorre la espiral coclear. Los sonidos de alta frecuencia producen picos de vibración cerca de la base; los de baja frecuencia, cerca del ápice. Las células ciliadas situadas en la membrana basilar se flexionan con la onda, abriendo canales iónicos y generando señales eléctricas que se transmiten a través del nervio auditivo. Esta codificación espacial de la frecuencia es la base de la percepción del tono.

La cóclea es extraordinariamente sensible, pero a la vez frágil. El ruido intenso, ciertos antibióticos y el envejecimiento pueden destruir las células ciliadas, que en los mamíferos no se regeneran. La pérdida auditiva neurosensorial resultante es permanente con la tecnología actual, aunque los implantes cocleares pueden sortear las células ciliadas dañadas y estimular directamente el nervio auditivo.

Cada sonido que oímos ha sido analizado previamente por la maquinaria mecánica y neuronal de la cóclea.