Gli organi di senso quali l'occhio e l'orecchio sono il vero e propri punto di contatto fra l'organismo e l'ambiente. Oltre il 90% delle informazioni arriva all'encefalo tramite uno di questi canali.

L'occhio è una struttura complessa composta da un globo oculare del diametro di circa 25 mm, che si trova ben protetto all'interno della cavità orbitaria, formato da tre strati concentrici di tessuto. 

La parte esterna, comunemente detta bianco dell'occhio, è la sclera. La sua superficie, esposta all'aria, possiede un rivestimento trasparente, la congiuntiva, che riveste la superficie interna delle palpebre, che servono a proteggero l'occhio e ad impedirne la disidratazione.
Nella parte anteriore centrale la sclera e la congiuntiva lasciano spazio alla cornea, una struttura trasparente a forma di cupola.
Dietro la sclera c'è la coroide, un tessuto ricco di vasi sanguigni che riforniscono la retina di ossigeno e sostanze nutritizie. Nella parte anteriore la coroide si ispessisce formando il corpo ciliare. Nella sezione anteriore del corpo ciliare si diparte un'area circolare di fibre muscolari: l'iride.
Nel centro dell'iride c'è un foro, la pupilla attraverso cui la luce entra nell'occhio. La quantità di luce che entra è controllata dalla dilatazione o dalla contrazione della pupilla. Dietro la pupilla si trova una lente elastica, il cristallino, trasparente, le cui contrazioni muscolari  ne permettono l'ispessimento o il restringimento in modo che l'occhio possa mettere a fuoco oggetti posti a distanze diverse. Lo spazio tra la lente e la cornea è riempito di umore acqueo. Dietro la lente si trova una massa di sostanza gelatinosa chiamata umore vitreo.
La  coroide contiene un pigmento scuro che cattura i raggi luminosi, la cui riflessione all'interno del bulbo oculare interferirebbe con una visione chiara. La retina contiene uno strato di cellule nervose sensibili alla luce, coni e bastoncelli, che trasformano le sensazioni di colore, forme e intensità luminosa in impulsi nervosi. Questi impulsi sono trasmessi tramite le fibre nervose retiniche al nervo ottico, un fascio di fibre nervose che collega la parte posteriore del globo oculare con il cervello. Il cervello elabora e interpreta gli impulsi nervosi ricevuti.

Il bulbo oculare

Il bulbo oculare si trova ben protetto all'interno della cavità orbitaria la quale si estende all'indietro a forma di imbuto. 
Il bulbo oculare è in grado di spostarsi nei tre assi di movimento: all'esterno e all'interno (abduzione - adduzione), in alto e in basso (alzare - abbassare lo sguardo), rotazione all'interno e all'esterno. 

La sclera

La sclera costituisce il "bianco dell'occhio". E' composta da un fitto intreccio di fibre collagene disposte in modo irregolare.  A causa della pressione intraoculare, la sclera si tende e assume una forma sferica. La pressione intraoculare e la sclera stabilizzano insieme la forma dell'occhio, anche in caso di intense sollecitazioni meccaniche, quali movimenti oculari rapidi.

Immediatamente al di sotto della robusta sclera si estende un sottile strato, facilmente danneggiabile, l'uvea. Essa deve la propria denominazione a un fitto reticolato completamente occupato da vasi sanguigni che le conferiscono l'aspetto di un grappolo d'uva. L'uvea è costituta dall'iride, il corpo ciliare e la coroide. 

La congiuntiva

La congiuntiva ricopre come una mucosa la porzione anteriore del globo oculare, a eccezione della cornea; essa si riflette poi nei fornici congiuntivali superiore e inferiore sulla faccia interna della palpebra e raggiunge il margine palpebrale. In tal modo si forma una tasca congiuntivale (sacco congiuntivale) al di sotto della palpebra superiore e inferiore che offre un piano di scorrimento per i movimenti del globo oculare. La congiuntiva contiene numerose cellule secernenti muco. Il loro secreto forma lo strato più interno della pellicola lacrimale. Contrariamente alla sclera, che è biancastra e piuttosto spessa, la congiuntiva è quasi completamente trasparente, ma ben vascolarizzata.

La cornea e le palpebre

La cornea ha una convessità maggiore rispetto al resto del globo oculare e sporge da esso. Essa raggiunge un diametro di 10-12 mm e uno spessore di almeno 0.5-0.8 mm. In corrispondenza del suo margine periferico (limbo), la cornea si mette in rapporto direttamente con la sclera che ha colore biancastro.
La cornea è l'unica parte del corpo in cui il tessuto collagene rigido risulta completamente trasparente. La ragione è che le fibre collagene si dispongono parallelamente alla superficie corneale e fra esse si interpone solamente scarsissimo liquido extracellulare. I vasi sanguigni non sono presenti nella cornea. La maggior parte dello spessore corneale è costituita da fibre collagene. La cornea è estremamente sensibile al dolore.

La cornea, come parabrezza del bulbo oculare, deve essere sempre mantenuta umida e detersa, in modo che possa rimanere trasparente. Come fossero tergicristalli, le palpebre superiori e inferiori, a ogni battito di ciglia, distribuiscono omogeneamente il liquido lacrimale su tutta la cornea. Le palpebre chiuse proteggono l'occhio dai danni meccanici e ne impediscono la disidratazione. Le ciglia poste lungo i margini palpebrali sono peli molto robusti che aiutano ad evitare che particelle estranee ed insetti raggiungano la superficie dell'occhio.
Le palpebre sono connesse con grandi ghiandole sebacee, interne ed esterne. Lo scheletro connettivale delle palpebre è dato dal setto orbitario o tarso che è una formazione fibrosa. Se il tarso a causa dell'età o per una debolezza sistemica del tessuto connettivo si rilascia, il tessuto adiposo si fa sporgente in avanti e compaiono le antiestetiche "borse sotto gli occhi". Due muscoli, il muscolo tarsale e l'elevatore della palpebra tengono sollevata la palpebra superiore. Mentre il muscolo tarsale è costituito da muscolatura liscia e innervato da fibre ortosimpatiche, l'elevatore della palpebra è un muscolo volontario.

Le ghiandole lacrimali

Se le palpebre sono i tergicristalli dell'occhio, la ghiandola lacrimale ne rappresenta il dispositivo di lavaggio. Essa è situata in rapporto con il muscolo elevatore della palpebra sulla parete laterale della cavità orbitaria e produce un secreto fluido povero di proteine, che raggiunge la faccia interna della palpebra superiore per mezzo di 5-10 dotti escretori di breve lunghezza. Quando l'occhio è aperto, sul margine della palpebra inferiore si forma un piccolo lago lacrimale. Lo scarico di questo lago lacrimale è situato sul margine interno della palpebra superiore e inferiore ed è costituito dai punti lacrimali.
Ogni battito di ciglia pompa, tramite due canalicoli lacrimali, alcuni microlitri di liquido lacrimale all'interno del sacco lacrimale, situato in corrispondenza della superficie esterna delle cavità nasali. Da lì le lacrime fluiscono, attraverso il dotto nasolacrimale, nel meato nasale inferiore. Le lacrime sono appunto secrezioni acquose, alcaline, e contengono lisozima, un enzima antibatterico.

La coroide

E' una membrana ricca di vasi sanguigni che si trova esternamente alla retina. Contiene un pigmento scuro che cattura i raggi luminosi, la cui riflessione all'interno del bulbo oculare interferirebbe con una visione chiara.

L'iride

Rappresenta il diaframma ottico dell'ottico.  Essa è composta da uno strato di tessuto connettivo lasso che viene ricoperto posteriormente da epitelio pigmentato. Il colore degli occhi risulta dal diverso grado di pigmentazione dello strato connettivale: quest'ultimo negli occhi azzurri contiene scarso pigmento mentre gli occhi scuri sono quelli che contengono maggior pigmento. L'iride accoglie due strati muscolari che sono in grado di dilatare o restringere la pupilla: lo sfintere della pupilla si avvolge come un vero e proprio anello muscolare intorno alla pupilla e la restringe, mentre le fibre del muscolo dilatatore della pupilla collegano come raggi di una ruota il margine pupillare e la sclera (dilatazione della pupilla).

Direttamente dietro l'iride sono situati il corpo ciliare, che ha un'estensione di 3-4 cm e circonda l'intero segmento anteriore del bulbo oculare, e il cristallino.  

Il cristallino 

Come la cornea, non possiede vasi sanguigni propri. Le cellule epiteliali del cristallino vengono nutrite per diffusione. Il cristallino è composto da un nucleo piuttosto denso e da una parte corticale gelatinosa, entrambi avvolti da una capsula fibrosa. Segue un'altra cavità, molto più ampia, occupata da una sostanza gelatinosa limpida, l'umor vitreo, che contribuisce a mantenere la forma dell'occhio. Segue la retina, un tessuto nervoso pluristratificato dove l'energia luminosa si trasforma in impulsi elettrici che vengono trasmessi al cervello.

La retina

E' costituita da un epitelio pigmentato monostratificato, che riveste l'intera uvea fino al margine pupillare dell'iride in corrispondenza della sua faccia interna, e dallo strato nervoso che è sensibile alla luce. Paradossalmente, i recettori di senso veri e propri (bastoncelli e coni) non sono situati, come si potrebbe pensare, superficialmente, ossia rivolti verso la luce, ma al contrario si orientano verso l'esterno, ovvero in rapporto con l'epitelio pigmentato monostratificato che confina con la coroide.
Vasi sanguigni e fibre nervose penetrano nell'occhio tramite la pupilla del nervo ottico oppure, provenendo dalle arterie e dalle vene, si dividono in quattro rami principali che si distribuiscono nell'intero strato nervoso, a eccezione del centro ottico vero e proprio, vale a dire il luogo della maggiore acuità visiva, la fovea centrale. Nella fovea è raggruppata la maggior parte dei recettori visivi, gli strati retinici sovrastanti sono sospinti di lato, i vasi sanguigni sono assenti. Tale architettura permette all'occhio di vedere gli oggetti che vengono riprodotti nella fovea in modo nitido e con la minor deformazione possibile.
Nella parte più esterna della retina sono situate le cellule sensibili alla luce, i bastoncelli e i coni. I bastoncelli sono più attivabili dalla luce rispetto ai coni. Il loro pigmento visivo, la rodopsina, è contenuto nella membrana di vescicole intracellulari che sono impacchettate a migliaia come dischi impilati uno sull'altro, formando nel loro complesso il processo esterno della cellula. Il segmento interno contiene i rimanenti organuli cellulari, ovvero nucleo, mitocondri, reticolo endoplasmatico etc..

Se una particella luminosa (fotone) incontra una molecola di rodopsina, quest'ultima cambia la propria struttura molecolare e scatena, attraverso numerosi passaggi intermedi, una iperpolarizzazione, rendendo fortemente negativo il potenziale della membrana. Dopo un'intensa illuminazione quasi tutte le molecole di rodopsina subiscono una variazione della propria struttura; ulteriori stimoli luminosi non scatenano più alcuna risposta (accecamento). Solo dopo qualche minuto la cellula può mettere a disposizione molecole di rodopsina sufficientemente sensibili alla luce. I bastoncelli si trovano in tutta la parte visiva della retina, a eccezione della papilla del nervo ottico e della fovea centrale.
Dalla enorme differenza di intensità luminosa a cui siamo sottoposti nella vita quotidiana è possibile dedurre che, oltre ai bastoncelli, è necessario un secondo sistema meno eccitabile dalla luce. Al confronto con i bastoncelli che sono di forma allungata, i coni sono molto più tozzi.

Vi sono tre tipi di coni, sensibili rispettivamente ai fasci luminosi di lunghezze d'onda differenti (rosso, verde e blu). Dall'integrazione degli stimoli provenienti dai diversi tipi di coni risulta l'immagine visiva colorata. I coni si trovano soprattutto nella fovea centrale e nell'area retinica immediatamente adiacente, dove sono addossati all'altro.