Võng mạc là bề mặt bên trong nhạy cảm với ánh sáng ở phía sau mắt. Nó chứa các tế bào cảm thụ ánh sáng và mạch thần kinh ban đầu chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện.

Các tế bào hình que và hình nón tạo thành lớp ngoài cùng của các thụ thể ánh sáng. Tín hiệu của chúng được xử lý bởi các tế bào lưỡng cực, tế bào ngang và tế bào amacrine trước khi đến các tế bào hạch, có sợi trục tạo thành dây thần kinh thị giác. Võng mạc không phải là một bộ cảm biến thụ động; nó thực hiện các phép tính đáng kể, bao gồm sự đối kháng trung tâm-vùng ngoài và sự khởi đầu của quá trình xử lý chuyển động và màu sắc. Vùng trung tâm võng mạc (fovea), nơi tập trung dày đặc các tế bào hình nón, cung cấp thị lực trung tâm sắc nét; vùng ngoại vi, giàu tế bào hình que hơn, nhạy cảm hơn với ánh sáng yếu và chuyển động.

Ánh sáng phải đi qua các lớp tế bào thần kinh trước khi đến được các thụ thể ánh sáng, một cấu trúc có vẻ đảo ngược nhưng hoạt động hiệu quả. Các bệnh về võng mạc—thoái hóa điểm vàng, viêm võng mạc sắc tố, bệnh võng mạc do tiểu đường—là những nguyên nhân hàng đầu gây mất thị lực. Võng mạc là bộ phận duy nhất của hệ thần kinh trung ương có thể quan sát trực tiếp qua đồng tử.

Mọi trải nghiệm thị giác đều bắt đầu từ hình dạng ánh sáng chiếu lên võng mạc.