Ucho zajišťuje nejen sluch, ale také vnímání rovnováhy. Je to složitý orgán, který má tři části: zevní ucho, které zachycuje zvuk jako radarový snímač, střední ucho, sestávající z několika drobounkých kostí, které zvýrazňuje zachycené zvuky a vnitřní ucho, které mění zvukové vibrace na elektrické impulsy a má vliv na polohu hlavy.
Výsledné zprávy jsou přenášeny do mozku párem nervů ležících vedle sebe: rovnovážný (vestibulární) nerv pro vnímání rovnováhy a sluchový (kochleární) nerv pro vnímání zvuku. Zevní a střední ucho je zaměřeno hlavně na vnímání sluchu; struktury vnitřního ucha zaznamenávající polohu hlavy a vnímání zvuku jsou oddělené, ačkoliv jsou uloženy společně ve stejném orgánu.
Slyšíme zvukové vlny, které jsou vytvářeny vibracemi molekul vzduchu. Velikost a energie těchto vln určují hlasitost zvuku, která se měří v decibelech (dB). Počet vibrací (cyklů) za vteřinu udává frekvenci zvuku a odpovídá výšce zvuku; více vibrací znamená vyšší tón zvuku. Jednotky udávající zvukovou frekvenci se nazývají hertz (Hz).
U mladých lidí je rozsah slyšitelné frekvence přibližně 20 až 20000 Hz za sekundu, ale ucho je nejcitlivější na zvuky středního rozsahu od 500 do 4000 Hz. S přibývajícím věkem nebo při působení nadměrného hluku se náš sluch stává méně vnímavým pro zvuky vyšších frekvencí. Abychom mohli změřit rozsah ztráty sluchu, je určen mezinárodní standard normální sluchové úrovně. Úroveň sluchu jednotlivých lidí se liší v decibelech mezi nejslabším vnímaným čistým tónem a standardním tónem generovaným speciálním přístrojem zvaným audiometr.
Ucho funguje jako přijímač (zevní ucho), zesilovač (střední ucho) a převodní ústrojí (vnitřní ucho) zvuku.
Zevní ucho je tvořeno ušním boltcem. Ve středu boltce je kostní kanál vedoucí k ušnímu bubínku, zvaný zevní zvukovod. Ze stěn zevního zvukovodu je vyměšována voskovitá látka – ušní maz (cerumen) – chránící kůži před vyschnutím a olupováním.
Střední ucho je tvořeno převodním ústrojím složeným ze třemi sluchovými kůstkami. Jsou to kladívko, které je spojeno s bubínkem, třmínek, což je kost tvaru třmene spojená s vnitřním uchem, a kovadlina spojující výše uvedené kůstky. Střední ucho slouží k přenosu chvění bubínku na vnitřní ucho; zesiluje zachycený zvuk asi 20krát.
Ze středoušní dutiny, v níž jsou uloženy sluchové kůstky, vede sluchová trubice (tuba auditiva, Eustachova trubice) do nosohltanu; tato trubice vyrovnává tlak vzduchu na obou stranách bubínku. Praskání v uších, když rychle klesáme dolů ve výtahu, je způsobeno malými pohyby ušního bubínku, kterými reaguje na změny tlaku ve středním uchu.
Vnitřní ucho se skládá z kostěných dutin a kanálků, označovaných jako kostěný labyrint. Uvnitř kostěného labyrintu je blanitý labyrint. Dutina blanitého labyrintu je vyplněna tekutinou zvanou endolymfa. Dutina blanitého labyrintu tvoří jak sluchové ústrojí, tak i ústrojí k vnímání rovnováhy. Tlakové vlny jsou přenášeny třmínkem ze středního ucha do endolymfy. Sluchová část je uložena na jednom konci dutiny a má tvar závitku jako je šnečí skořápka. Nazývá se hlemýžď (kochlea); v něm je po celé délce natažena tzv bazilární membrána, ze které vychází tisíce drobounkých nervových vláken do sluchové (kochleárního) nervu. Změny ve výšce tónu nebo hlasitosti zvuků jsou vnímány drobounkými chloupky na bazilární membráně, tak jak jsou tlakové vlny přenášeny endolymfou po celé délce hlemýždě. Sluchový nerv běží do specializované části mozku zvané sluchové centrum. Způsob, jakým jsou tlakové vlny přeměněny na elektrické impulsy a předány do mozku, není dosud vysvětlen. Současná teorie tvrdí, že kochleární buňky měří tlakové vlny v endolymfě a výsledky převádí do elektrických impulsů. Také není jasné, jak ucho rozlišuje mezi hlasitostí a výškou tónu.
Jako orgán rovnováhy je vnitřní ucho zodpovědné za neustálé monitorování postavení a pohybu hlavy. Přesné určení okamžité polohy hlavy je podmínkou pro zajištění rovnováhy celého těla. Dobře chráněny kostmi lebky leží choulostivé orgány rovnováhy v nejvnitřnější části ucha a mají vhodný název vnitřní ucho. Rovnovážné ústrojí je labyrintem vzájemně propletených různě velkých a zahnutých chodeb a váčků vyplněných tekutinou. Na vnímání rovnováhy se přímo podílejí váčky zvané utrikulus a sakulus a dále tři polokruhovité (semicirkulární) kanálky. Utrikulus a sakulus se soustřeďují na určité polohy hlavy. Každý z těchto dvou váčků obsahuje skupinu buněk překrytých rosolovitou látkou, na jejímž povrchu je vrstvička drobných krystalků uhličitanu vápenatého (tzv. otolity). Když je tělo vzpřímené, působením zemské přitažlivosti jsou zrníčka přitlačena na smyslové vlásky v rosolu. Tyto vlásky pak posílají nervové impulsy do mozku, a tím zařídí vzpřímený postoj. Při naklonění hlavy dopředu, dozadu nebo do stran tlačí křídová zrníčka na vlásky a ohýbají je různým způsobem. To vysílá nové zprávy do mozku, který pak může, jestliže je třeba, poslat instrukce svalům, které zajistí polohu těla. Utrikulus monitoruje také začátek pohybu těla dopředu nebo dozadu. Jestliže dítě například začne utíkat, krystalky jsou tlačeny proti smyslovým vláskům, což vyvolá dojem, že dítě padá dozadu. Jakmile mozek obdrží tuto informaci, vyšle signály do svalů, které nakloní tělo vpřed a nastolí rovnováhu. Všechny tyto reakce proběhnou obráceně, jestliže dítě spadne dozadu ze židle.
Těsně nad utrikulem vystupují tři tekutinou vyplněné polokruhovité kanálky. Při bazi každého kanálku je oválný kus rosolovité hmoty. V tomto rosolu jsou uloženy konce smyslových vlásků, jejichž ohýbání je vyvoláno pohybem tekutiny v kanálcích na začátku a při ukončení rotačního pohybu hlavy (reagují na úhlové zrychlení). Podráždění smyslových (vláskových) buněk je odváděno vlákny rovnovážného nervu do mozku, který může zahájit reakci těla. Při zastavení rotačního pohybu hlavy pokračuje tekutina uvnitř polokruhovitých kanálků v pohybu po dobu jedné i více minut, což může způsobit pocit závrati.
Svalová činnost sloužící k udržení rovnováhy těla je řízena mozkovým centrem uloženým v mozečku. Speciální roli pro udržení rovnováhy mají oči, protože poskytují nejdůležitější informace o vztahu těla k okolí. Oči mají velmi důležité spojení s polokruhovitými kanálky. Například, když se hlava začíná pohybovat doleva, pohyb tekutiny v polokruhovitých kanálcích způsobí pohyb očí doprava; avšak rovnovážné ústrojí přiměje oči k pohybu doleva, a zajistí tak stejnou polohu očí a hlavy.
Tyto oční pohyby částečně vysvětlují, proč lidé s větší pravděpodobností pocítí nevolnost, jestliže se pokouší během jízdy číst v pohybujícím se vozidle jako je auto nebo autobus. Čtení způsobuje protipohyby očí proti jejich normálnímu pohybu, což vyvolá nepříjemné záchvaty nevolnosti a zvracení. Tyto příznaky jsou projevem tak zvané cestovní nemoci.
To je dlouhodobý proces, který zabere téměř celé první dva roky života dítěte. Dovednost je zdokonalována dále, takže během třetího roku života je schopno udržet se ve stoji na jedné noze. K udržení dokonalé rovnováhy musí být jak mozek, tak i svaly dosti vyzrálé, aby zajistily nezbytné svalové napětí a koordinaci.