组织学上视网膜分为10层，由外向内分别为：色素上皮层，视锥、视杆细胞层，外界膜，外颗粒层，外丛状层，内颗粒层，内丛状层，神经节细胞层，神经纤维层，内界膜。
视网膜内层为衬于血管膜内面的一层薄膜，有感光作用。后部鼻侧有一视神经乳头。
视网膜上的感觉层是由三个神经元组成。第一神经元是视细胞层，专司感光，它包括锥细胞和杆细胞。人的视网膜上共约有1.1～1.3 亿个杆细胞，有600～700万个锥细胞。视杆细胞主要在离中心凹较远的视网膜上，而视锥细胞则在中心凹处最多。第二层叫双节细胞，约有10到数百个视细胞通过双节细胞与一个神经节细胞相联系，负责联络作用。第三层叫节细胞层，专管传导。
视网膜是一层菲薄的但又非常复杂的结构，它贴于眼球的后壁部，传递来自视网膜感受器冲动的神经纤维跨越视网膜表面，经由视神经到达出口。视网膜的分辨力是不均匀的，在黄斑区，其分辨能力最强。视网膜的厚度相当于一张薄纸。从光学观点出发，视网膜是眼光学系统的成像屏幕，它是一凹形的球面。组织结构层次为色素上皮细胞→光感受器细胞→双极细胞→神经节细胞。
视网膜的凹形弯曲有两个优点：
（1）眼光学系统形成的像有凹形弯曲，所以弯曲的视网膜作为像屏具有适应的效果；
（2）弯曲的视网膜具有更广宽的视野。
视网膜后极部有一直径约2mm的浅漏斗状小凹陷区，称为黄斑，这是由于该区含有丰富的叶黄素而得名。其中央有一小凹为黄斑中心凹，黄斑区无血管，但因色素上皮细胞中含有较多色素，因此在检眼镜下颜色较暗，中心凹处可见反光点，称为中心凹反射，因此处只有大量的视锥细胞，故它是视网膜上视觉最敏锐的部位。 成人的视网膜构成一个球面的72%，这个球面的直径约为22毫米。视网膜的中心是视神经，这个点也被称为盲点，因为这里没有感光细胞。这个点看上去是一个白色的、约3mm2大的椭圆。从盲点向太阳穴的方向是黄斑，其中心是中央凹，这是眼睛感光最灵敏的地方，也是我们视觉最清晰的地方。每当人注视某项物体时，眼球常会不自觉转动，让光线尽量聚焦在中央凹。人和灵长目动物只有一个中央凹，有些鸟有两个中央凹，狗和猫没有中央凹，它们有一个叫做中央条的带状区。中央凹周围约6mm的地区被称为中央视网膜，其外是周边视网膜。视网膜的边缘是锯齿缘。横向的从锯齿缘到斑点约为3.2mm。
视网膜的厚度不到0.5mm，它有三层神经细胞和两层神经元。神经节细胞的轴突在盲点组成视神经通向脑，血管进入视网膜。可能出于进化的缘故视网膜的感光细胞位于其外部。光要通过整个视网膜才能达到感光细胞。但是光不透过不透明的上皮组织和脉络膜。
对着蓝色的光人们可以看到运动的白色的亮点，这是感光细胞前毛细血管里的白血球。
在神经节细胞层与视杆细胞和视锥细胞之间有两层神经毡，在这里神经元互相接触。这两层神经毡是外网层和内网层。在外网层感光细胞与纵向的双极细胞连接。在内网层横向的水平细胞与神经节细胞连接。
中央视网膜主要以视锥细胞为主，周边视网膜主要以视杆细胞为主。视网膜里一共约有600万视锥细胞和1.25亿视杆细胞。黄斑中心的中心凹的视锥细胞最小，它们排列成六角形。在这里它们效率最高，最灵敏。中心凹下其它的视网膜层消失，向黄斑边缘它们逐渐出现和变厚。黄斑呈黄色。
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