As células ciliadas são os receptores sensoriais do sistema auditivo—elas transduzem ondas sonoras mecânicas em energia elétrica que o sistema nervoso pode entender. As células ciliadas estão localizadas no órgão de Corti dentro da cóclea do ouvido interno, entre as membranas basilar e tectorial. Os verdadeiros receptores sensoriais são chamados de células ciliadas internas. As células ciliadas externas servem outras funções, como amplificação sonora na cóclea, e não são discutidas em detalhes aqui.

As células ciliadas têm o seu nome devido aos estereocílios semelhantes a pêlos que se projetam do seu topo e tocam na membrana tectorial. Os estereocílios estão organizados por altura e estão anexados por filamentos finos chamados elos de ponta. Os elos de ponta estão ligados a canais de catiões ativados por estiramento nas pontas dos estereocílios.

Quando uma onda sonora vibra a membrana basilar, ela cria uma força de cisalhamento entre as membranas basal e tectorial que move os estereocílios da célula ciliada de um lado para o outro. Quando os cílios são deslocados em direção ao cílio mais alto, os elos de ponta estendem-se, abrindo os canais de catiões. O potássio (K⁺) flui então para dentro da célula, pois há uma concentração muito alta de K⁺ no fluido fora dos estereocílios. Essa grande diferença de tensão cria um gradiente eletroquímico que causa um influxo de K⁺ uma vez que os canais são abertos.

Esse fluxo de carga positiva despolariza a célula, aumentando a tensão através da membrana. Isso faz com que os canais de cálcio (Ca²⁺) dependentes de voltagem no corpo celular se abram, e o Ca²⁺ flui para dentro da célula. O Ca²⁺ desencadeia uma cascata de sinalização que faz com que vesículas sinápticas contendo moléculas de neurotransmissores excitatórios se fundam à membrana celular e sejam libertadas, excitando a célula nervosa auditiva pós-sináptica e aumentando a transmissão de potenciais de ação para o cérebro. Quando os esterocílios são empurrados na direção oposta, em direção ao esterocílio mais curto, os elos de ponta relaxam, os canais de catiões fecham, e a célula fica hiperpolarizada (ou seja, o potencial da membrana é mais negativo) em comparação com seu estado de repouso.

Características da onda sonora, como a frequência, são codificadas no padrão de ativação da célula ciliada e, consequentemente, na ativação das células nervosas auditivas. Essa informação é então enviada ao cérebro para interpretação.