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.