Widzenie jest wynikiem wykrywania i przekształcania światła w sygnały neuronowe przez siatkówkę oka. Informacje te są następnie dalej analizowane i interpretowane przez mózg. Po pierwsze, światło wpada do przedniej części oka i jest skupiane przez rogówkę i soczewkę na siatkówce – cienkim arkuszu tkanki nerwowej wyściełającym tylną część oka. Ze względu na załamanie światła przez wypukłą soczewkę oka, obrazy są rzutowane na siatkówkę do góry nogami i odwrotnie.

Światło jest pochłaniane przez pręciki i czopki fotoreceptorów z tyłu siatkówki, powodując zmniejszenie szybkości uwalniania przez nie neuroprzekaźników. Oprócz wykrywania fotonów światła, kodowane są tu również informacje o kolorze, ponieważ różne typy czopków reagują maksymalnie na różne długości fal światła.

Fotoreceptory następnie wysyłają informacje wizualne do komórek dwubiegunowych w pobliżu środka siatkówki, po czym następuje projekcja do komórek zwojowych z przodu siatkówki. Komórki poziome i amakrynowe pośredniczą w interakcjach bocznych między tymi typami komórek, integrując informacje z wielu fotoreceptorów. Ta integracja pomaga w początkowym przetwarzaniu informacji wizualnych, takich jak wykrywanie prostych elementów, takich jak krawędzie.

Wraz z komórkami glejowymi aksony komórek zwojowych siatkówki tworzą nerw wzrokowy, który przekazuje informacje wizualne do mózgu. Nerw wzrokowy częściowo krzyżuje się u podstawy mózgu. W ten sposób każda strona mózgu otrzymuje dane z obu oczu, umożliwiając percepcję głębi.

Większość włókien nerwu wzrokowego synapsuje się w jądrze kolankowatym bocznym we wzgórzu mózgu, gdzie różne cechy, takie jak kolor i ruch, są przetwarzane równolegle. Wzgórze następnie wysyła informacje do pierwszorzędowej kory wzrokowej (V1) z tyłu mózgu. Komórki w V1 reagują na bardziej złożone cechy wizualne, takie jak określone orientacje i kierunki ruchu. V1 zawiera dobrze zdefiniowaną mapę pola widzenia, ze stosunkowo dużym obszarem poświęconym przetwarzaniu informacji z dołka środkowego siatkówki – centralnego obszaru, który ma największe zagęszczenie fotoreceptorów.

Informacje wizualne są wysyłane z V1 do sąsiednich obszarów kory mózgowej w celu przetwarzania na jeszcze wyższym poziomie, takiego jak identyfikacja obiektu lub twarzy i określanie lokalizacji przestrzennej bodźców wzrokowych.