Les vibrations du liquide cochléaire mettent en mouvement les cils des cellules ciliées. Le déplacement des cils stimule les cellules ciliées qui libèrent alors une petite molécules de signalisation appelée neurotransmetteur ou neuromédiateur.
Les neuromédiateurs se fixent ensuite sur le neurone associé à la cellule ciliée. En réponse, le neurone produit un message nerveux qui se propage le long du nerf auditif jusqu'au cerveau.
Un son pur ne stimulera qu'une seule section étroite de la cochlée grâce au phénomène de résonance. Des sons purs de différentes fréquences font vibrer différentes zones de l'organe de Corti. Ainsi, l'oreille interne est capable de discriminer les sons selon leur hauteur : c'est la tonotopie cochléaire. Le spectre d'audition de l'humain se situe entre 20 et 20 000 Hz.
Un son complexe, composée d'une fréquence fondamentale et d'harmoniques stimulera simultanément les différentes parties de la cochlée correspondant à la fréquence fondamentale et aux différentes harmoniques. Cette décomposition en fréquences permet à l'oreille de distinguer différents timbres.