Der Aufbau der verschiedenen Sinnesepithelien ist bis auf kleine Unterschiede vergleichbar.

Stets sind Sinneszellen, die Haarzellen, und Stützzellen vorhanden, in welche die Haarzellen eingebettet sind. Jede Haarzelle besitzt mehrere Zellfortsätze, nämlich einen langen (Kinozilium), und mehrere kurze (Stereozilien). Verbunden sind diese durch Tip links, welche man sich als seilartige Strukturen zwischen den einzelnen Zilien vorstellen kann (Cilium = Flimmerhärchen).

Oberhalb der Haar- und Stützzellen befindet sich eine gallertige Masse, welche je nach Lokalisation eine unterschiedliche Struktur aufweist.

Über den Maculae in Sacculus und Utriculus sitzt jeweils eine sogenannte gallertartige Statolithenmembran, die ihren Namen von eingelagerten Kalziumkarbonatkristallen (= Statolithen) erhält. Dort hinein ragen die Zellfortsätze der Haarzellen. Sie tauchen jedoch nicht direkt in die Membran ein, sondern sind noch von einem schmalen endolymphhaltigen Raum umgeben.

Die Cristae der Bogengänge hingegen sind von der Cupula überdacht, ebenfalls eine gallertige Masse, in welche genauso die Zellfortsätze ragen.

Sowohl bei den Maculae als auch bei den Cristae sind die Haarzellen über synaptische Verbindungen beim Gleichgewichtsorgan mit dem Gleichgewichtsnerven (Nervus vestibularis) gekoppelt.

Die Sinnesepithelien sind von anderem Epithel umgeben, weisen jedoch eine größere Höhe als dieses auf und überragen es.

Die im Labyrinth vorhandenen Flüssigkeiten besitzen ebenfalls eine spezielle Zusammensetzung.

Die Perilymphe, welche das häutige Labyrinth umgibt, enthält eine wässrige elektrolythaltige Flüssigkeit, die derjenigen der Zellzwischenräume (interstitielle Flüssigkeit)  im Körper ähnelt. Das heißt, der Natriumgehalt ist hoch, der Kaliumgehalt dagegen niedrig. Der Mechanismus der Perilymphbildung ist nicht genau geklärt; eine Rolle spielt wohl der Zusammenhang mit dem Subarachnoidalraum des Gehirns, welcher sich zwischen Hirn und Hirnhäuten befindet.

Bei der im häutigen Labyrinth enthaltenen Endolymphe handelt es sich ebenfalls um eine Flüssigkeit, welche jedoch im Unterschied zur Perilymphe wenig Natrium und viel Kalium beinhaltet. Produziert wird die Endolymphe durch Strukturen sowohl im vestibulären Labyrinth als auch im cochleärem Labyrinth (Stria vascularis).

Der unterschiedliche Gehalt an Elektrolyten (= Ionen) ist wichtig für die Erregungsbildung der Sinneszellen, welche darüber Informationen an das Gehirn weitergeben können.

Letztendlich dient die Messung dieser Beschleunigungen der Verrechnung mit anderen Informationen, damit einerseits das Gleichgewicht erhalten werden kann, andererseits ein Gegenstand bei Kopfbewegungen fixiert und so ein konstanter optischer Eindruck erhalten werden kann. Letzteres bezeichnet man als vestibulookulären Reflex, welcher der Raumorientierung dient.

Dafür notwendig ist das Zusammenspiel von Augenmuskeln für ausgleichende Augenbewegungen, von Halsmuskeln für kompensatorische Stellungsänderungen des Halses sowie vom Gleichgewichtsorgan.

Das Ganze ermöglicht die oben beschriebene Verschaltung der einzelnen Komponenten im zentralen Nervensystem (Gehirn, Hirnstamm, Rückenmark).

Das Gleichgewichtsorgan kann auf verschiedene Weise auf seine Funktionalität hin überprüft werden.

Die einfachste Art der Prüfung ermöglichen Geh- und Stehproben mit offenen sowie geschlossenen Augen.

Eine weitere Möglichkeit bietet die Drehstuhlprobe. Hierbei wird der Patient längere Zeit auf einem Stuhl um seine eigene Achse gedreht. Nach Abbremsung tritt bei Gesunden als Folge der Reizung der Bogengänge ein von der Drehrichtung abhängiger Nystagmus auf.

Weiterhin kann das Vestibularorgan (Gleichgewichtsorgan) auch mittels kalorischer Reizung überprüft werden. Dazu werden die horizontalen Bogengänge nacheinander mit kaltem oder warmem Wasser erregt, wodurch beim Gesunden ebenfalls ein Nystagmus mit bestimmter Richtung auftritt.

Unter einem Nystagmus versteht man Augenbewegungen mit einer langsamen und einer schnellen Komponente in der Horizontalen (rechts, links). Die Richtung der schnellen Komponente gibt dem Nystagmus seinen Namen (Rechts- oder Linksnystagmus).