Периферическим звеном зрительного анализатора являются светочувствительные элементы — палочки и колбочки. Центральным звеном, ядром этого анализатора служит зрительная кора на медиальной поверхности затылочной доли полушарий большого мозга, в области («по берегам») шпорной борозды.
Свет на пути к светочувствительной сетчатке проходит через все прозрачные среды глаза. Зрачок, играющий роль диафрагмы, под действием ее мышц то суживается, то расширяется, пропуская внутрь глаза меньший или больший пучок света. Светопреломляющие среды (роговица, водянистая влага передней и задней камер, хрусталик и стекловидное тело) направляют пучок света на самое чувствительное место сетчатки — желтое пятно с его центральной ямкой. Глазодвигательные мышцы поворачивают глаза в сторону рассматриваемого объекта.
Попавший в глаз свет проникает в самые глубокие слои клетчатки, где раздражает палочковидные и колбочковидные нейроциты (палочки и колбочки). Преобразование энергии света в нервные импульсы происходит в результате химических процессов в палочках и колбочках. Под действием света в наружных члениках светочувствительных клеток происходят химические реакции, при которых зрительные пигменты (родопсин) распадаются на более простые химические вещества. Эти вещества действуют на палочки и колбочки, вызывая в них возбуждение. После прекращения действия света происходит восстановление родопсина. Следовательно, химические реакции приводят к возникновению в светочувствительных клетках рецепторного потенциала, который генерирует нервный импульс.
Палочки не способны различать цвета, они используются преимущественно в сумеречном, ночном зрении для распознавания предметов по их форме и освещенности. Колбочки выполняют свои функции в дневное время и для цветного зрения. В соответствии с особенностями строения и химического состава одни колбочки воспринимают синий цвет, другие — зеленый, третьи — красный, имеющие различную длину световой волны.
Возникший в палочках и колбочках нервный импульс передается к расположенным в толще сетчатки биполярным клеткам, а затем ганглиозным нейроцитам, которые являются элементами проводящего пути зрительного анализатора. Аксоны ганглиозных клеток, собираясь в области слепого пятна, формируют зрительный нерв, который направляется в полость черепа. На нижней поверхности мозга правый и левый зрительные нервы образуют частичный перекрест. В зрительном перекресте на другую сторону переходят не все нервные волокна зрительного нерва, а только те, которые идут от медиальной части сетчатки. Таким образом, за зрительным перекрестом в составе зрительного тракта идут мереные волокна от латеральной («височной») части сетчатки «своего» глаза и медиальной («носовой») части сетчатки другого глаза. Далее нервные волокна идут к подкорковым зрительным центрам — латеральному коленчатому телу и верхним холмикам пластинки четверохолмия среднего мозга. В этих центрах от волокон ганглиозных клеток сетчатки импульс передается следующим нейронам, чьи отростки направляются в корковый центр зрения — кору затылочной доли мозга, где происходит высший анализ зрительных восприятий. Частичный перекрест зрительных проводящих путей обеспечивает бинокулярность зрения.