De forme approximativement sphérique, l'oeil est l'organe de base de la vision. Il comporte un ensemble d'éléments destinés à recevoir le rayonnement incident, former l'image des objets perçus et traiter les informations recueillies.

     La conjonctive: c'est une solide membrane blanche, opaque aux rayons lumineux, servant à attacher l'oeil dans son orbite.
     La cornée: il s'agit d'une membrane transparente et résistante située sur la face avant de l'oeil. Son rôle est de protéger le globe oculaire sur la face avant.
     L'iris: il fonctionne comme un diaphragme en dosant la quantité de lumière qui pénètre dans l'oeil. Son ouverture centrale est la pupille.
     Le cristallin: il fonctionne comme une lentille à focale variable, grâce à sa capacité de modifier sa courbure.
     La rétine: c'est sur elle que se forment les images provenant de l'extérieur. La rétine contient deux types de cellules photosensibles: les cônes et les bâtonnets.
     La macula: appelée également tache jaune, contient en son centre une petite dépression, la fovéa. Cette dernière est la zone d'acuité maximum de l'oeil.
     Le nerf optique: il conduit les informations au cerveau, en passant par un relais très important, le corps genouillé latéral, chargé d'effectuer une première analyse des données.

        La rétine de l'oeil contient deux types de cellules sensibles: les cônes et les bâtonnets. Les bâtonnets sont responsables de la vision nocturne (vision scotopique) et possèdent un maximum de sensibilité vers 510 nm. Leur sensibilité est liée à un colorant, la rhodopsine, qui blanchit à la lumière du jour, expliquant par là leur insensibilité la journée. Les bâtonnets ne fournissent qu'une réponse photométrique et ne permettent donc pas de déterminer les couleurs: la nuit, tous les chats sont gris. Les cônes fournissent une réponse photométrique et chromatique, grâce à des pigments dont les maximums d'absorption se situent dans le bleu, le vert ou le rouge. C'est là la base de la vision des couleurs et son aspect trichromatique.

        La courbe de visibilité : L'oeil ne présente pas la même sensibilité dans toutes les longueurs d'onde. Une étude
statistique réalisée par la CIE a permis de déterminer la sensibilité spectrale moyenne de l'oeil humain. La courbe obtenue, appelée courbe de visibilité, est intégrée dans certains appareils de mesure, afin qu'ils analysent les couleurs de la même manière que l'homme les perçoit.

    On remarque, selon cette courbe, qu'une source de lumière située vers 660 nm doit être environ 10 fois plus lumineuse qu'une source de 560 nm pour être perçue avec la même intensité. Cette valeur n'est bien sur qu'une moyenne, chaque individu possédant sa propre sensibilité chromatique.

    L'oeil peut présenter des défauts de réfraction (myopie, hypermétropie, astigmatisme), mais également des anomalies, généralement héréditaires, de la perception des couleurs. On peut rencontrer les phénomènes suivants:

     La dichromasie (dit "daltonisme"): il s'agit d'une incapacité de distinguer certaines couleurs.
     On distingue les protanopes (insensibles au rouge), les deutéranopes (insensibles au vert) et les trinatopes (insensibles au bleu).

     L'achromatopsie: cette anomalie se caractérise par une cécité totale aux couleurs. Le sujet ne perçoit que des niveaux de gris.