A cóclea é a estrutura espiralada e preenchida por fluido no ouvido interno que converte as vibrações sonoras em sinais neurais. O seu nome vem do latim e significa concha de caracol, à qual se assemelha.

A energia sonora proveniente do ouvido médio põe o fluido coclear em movimento. Este movimento cria uma onda que se propaga ao longo da membrana basilar, que percorre toda a extensão da espiral coclear. Os sons de alta frequência produzem picos de vibração junto à base; sons de baixa frequência produzem picos junto ao ápice. As células ciliadas localizadas na membrana basilar curvam-se acompanhando a onda, abrindo canais iónicos e gerando sinais elétricos que são transmitidos pelo nervo auditivo. Esta codificação espacial da frequência é a base da perceção da altura tonal.

A cóclea é notavelmente sensível, contudo frágil. Os ruídos elevados, certos antibióticos e o envelhecimento podem destruir as células ciliadas, que nos mamíferos não regeneram. A perda auditiva neurossensorial resultante é permanente com a tecnologia atual, embora os implantes cocleares possam contornar as células ciliadas danificadas e estimular o nervo auditivo diretamente.

Cada som que ouvimos foi analisado primeiramente pela maquinaria mecânica e neural da cóclea.