Tai trong là phần nằm sâu bên trong hệ thống thính giác. Nó chứa ốc tai, có chức năng chuyển đổi âm thanh, và các cơ quan tiền đình, có chức năng cảm nhận thăng bằng và chuyển động đầu.

Các rung động âm thanh truyền đến tai trong làm cho chất lỏng trong ốc tai chuyển động. Các tế bào lông dọc theo màng đáy chuyển đổi chuyển động đó thành tín hiệu thần kinh truyền qua dây thần kinh thính giác đến não. Các ống bán nguyệt và cơ quan tiền đình phát hiện gia tốc quay và gia tốc tuyến tính, cung cấp thông tin cần thiết cho sự cân bằng và định hướng không gian. Cả hai hệ thống đều có chung cấu trúc màng chứa đầy chất lỏng và cùng một cơ chế chuyển đổi tín hiệu của tế bào lông.

Tổn thương tai trong gây ra mất thính lực thần kinh giác quan hoặc rối loạn tiền đình như chóng mặt. Vì các cấu trúc này rất mỏng manh và được bao bọc trong xương, việc chẩn đoán thường dựa vào các xét nghiệm chức năng và hình ảnh hơn là kiểm tra trực tiếp. Cấy ghép ốc tai điện tử bỏ qua các tế bào lông bị tổn thương bằng cách kích thích trực tiếp dây thần kinh thính giác, khôi phục một phần thính giác cho nhiều người bị mất thính lực nghiêm trọng ở tai trong.

Tai trong là nơi mà sự rung động cơ học chuyển hóa thành ngôn ngữ điện của hệ thần kinh.