視網膜上的感覺層是由三個神經元組成。第一神經元是視細胞層，專司感光，它包括錐細胞和柱細胞。人的視網膜上共約有1.1～1.3億個柱細胞，有600～700萬個錐細胞。柱細胞主要在離中心凹較遠的視網膜上，而錐細胞則在中心凹處最多。第二層叫雙節細胞，約有10到數百個視細胞通過雙節細胞與一個神經節細胞相聯系，負責聯絡作用。第三層叫節細胞層，專管傳導。視信息在視網膜上形成視覺神經沖動，沿視路將視信息傳遞到視中樞形成視覺，這樣在我們的頭腦中建立起圖像。
視網膜是一層透明薄膜，因脈絡膜和色素上皮細胞的關系，使眼底呈均勻的橘紅色。後界位於視乳頭周圍，前界位於鋸齒緣，其外面緊鄰脈絡膜，內面緊貼玻璃體。組織學上視網膜分為10層，由外向內分別為：色素上皮層，視錐、視桿細胞層，外界膜，外顆粒層，外叢狀層，內顆粒層，內叢狀層，神經節細胞層，神經纖維層，內界膜。
視網膜後極部有一直徑約2mm的淺漏斗狀小凹陷區，稱為黃斑，這是由於該區含有豐富的葉黃素而得名。其中央有一小凹為黃斑中心凹，黃斑區無血管，但因色素上皮細胞中含有較多色素，因此在檢眼鏡下顏色較暗，中心凹處可見反光點，稱為中心凹反射，它是視網膜上視覺最敏銳的部位。
視網膜是一層菲薄的但又非常復雜的結構，它貼於眼球的後壁部，傳遞來自視網膜感受器沖動的神經纖維跨越視網膜表面，經由視神經到達出口。視網膜的分辨力是不均勻的，在黃斑區，其分辨能力最強。從光學觀點出發，視網膜是眼光學系統的成像屏幕，它是一凹形的球面。視網膜的凹形彎曲由兩個優點：(1)眼光學系統形成的像有凹形彎曲，所以彎曲的視網膜作為像屏具有適應的效果。(2)彎曲的視網膜具有更廣寬的視野。