La rétine est la surface interne photosensible située au fond de l'œil. Elle contient les photorécepteurs et les circuits neuronaux initiaux qui convertissent la lumière en signaux électriques.

Les bâtonnets et les cônes constituent la couche la plus externe des photorécepteurs. Leurs signaux sont traités par les cellules bipolaires, les cellules horizontales et les cellules amacrines avant d'atteindre les cellules ganglionnaires, dont les axones forment le nerf optique. La rétine n'est pas un capteur passif ; elle effectue d'importants calculs, notamment l'antagonisme centre-périphérie et les prémices du traitement du mouvement et des couleurs. La fovéa, riche en cônes, assure une vision centrale de haute acuité ; la périphérie, plus riche en bâtonnets, est plus sensible à la faible luminosité et au mouvement.

La lumière doit traverser les couches de cellules nerveuses avant d'atteindre les photorécepteurs, un système qui paraît inversé mais qui fonctionne efficacement. Les maladies de la rétine — dégénérescence maculaire, rétinite pigmentaire, rétinopathie diabétique — sont des causes majeures de perte de vision. La rétine est la seule partie du système nerveux central qui soit observable directement à travers la pupille.

Toute expérience visuelle commence par le motif de la lumière qui se projette sur la rétine.