Az emberi szem egyszerű, két részből álló objektívvel rendelkezik. A külső a szaruhártya, a belső a lencse. A szivárványhártya, amely a szem színét is meghatározza, a szembe lépő fény mennyiségét csökkenti. Ez áthalad az üvegtesten és a retinán, ezután kognitív funkciók igénybevételével kialakul a kép.
A retinát a látás érzékelésére a fotoreceptorok, 130 millió pálcika és a színes látás érzékelésére 7 millió csap alkotja. A nyúlványok legnagyobb koncentrációja az úgynevezett sárgafoltban, tehát a legélesebb látás helyén van. Egy kis túlzással azt is mondhatnánk,hogy az emberi szem 137 megapixeles fényképezőgép. A szem és az agy képesek a környezetet akár három látószögben is látni. Az ember és vele együtt a többi főemlős is a világot a kéktől egészen a vörös színig érzékeli, tehát körülbelül a 400-tól 700 nm-ig terjedő hullámhosszú fényt.
A szaruhártya a szemgolyó külső védőburkolatának az elülső, áttetsző része. Görbületének a mértéke, egyénenként és az életkorral változik (fiatalkorban nagyobb, mint az öreg szemben). Görbületének a függőleges és a vízszintes irányban való egyenetlenségét asztigmatizmusnak nevezik (ilyenkor a függőleges és vízszintes vonalak nem ugyanabban a pontban fókuszálódnak).
Fontos szerepe van a szembe belépő fény törésében, amely nagyjából az ideghártyára vetül úgy, hogy a szemlencsének csak a finom beállítást kell elvégeznie. A felnőttekben nincs benne vérér (az oldalsó részeket kivéve), ami megmagyarázza, hogy a szaruhártya miért mentesül a kilökődési reakció alól átültetésnél.
A recehártya vagy retina a gerincesek szemének fényérzékeny rétege. A szem optikai rendszere egy képet vetít a retinára, ahol a fény különböző kémiai és elektromos reakciókat indít be. Vegül egy elektromos jel (akciós potenciál) keletkezik, mely a szemidegen keresztül az agyba jut, ahol feldolgozásra kerül. A retina és a szemideg az embrionális fejlődés során az agyból nő ki, ezért a központi idegrendszer részének tekintik.
A retina felépítésében tíz sejtsor vesz részt, melyből csak egy, a fényérzékeny sejtek rétege képes a fényt feldolgozni. Ezek a sejtek kétfélék lehetnek: csapok (kb. 7-8 millió db.), melyek felelősek a nappali és színes látásért és pálcikák (75-150 millió db.), melyek sokkal érzékenyebbek és gyenge fényben működnek.