Elle n'est pas une ligne visible à l'oeil nu chez tous les animaux. C'est un système de récepteurs sensoriels appelés neuromastes. Chaque neuromaste est composé d'un groupe de cellules sensorielles, appelées cils sensoriels ou cellules ciliées, qui sont recouvertes par une petite cupule de gélatine. Ces cellules sont sensibles aux changements de pression de l'eau et aux vibrations, ce qui permet au poisson de détecter les mouvements des proies, des prédateurs et des obstacles dans son environnement. 

Chez les poissons, la ligne latérale est généralement visible comme une ligne ou une série de pores s'étendant le long des flancs du corps, de la tête à la queue. Elle peut également se ramifier sur la tête. Chez les amphibiens aquatiques (comme les larves de salamandres ou les amphibiens aquatiques adultes), les neuromastes peuvent être dispersés sur la peau.

La ligne latérale permet à l'animal de ressentir les perturbations dans l'eau. Ces perturbations peuvent être causées par des mouvements de proies ou de prédateurs (elle aide alors à localiser les proies ou à détecter l'approche de prédateurs, même dans l'obscurité ou dans une eau trouble), des courants d'eau (elle permet dans ce cas de s'orienter par rapport aux courants d'eau), des obstacles (elle aide ici à naviguer dans l'environnement et à éviter les obstacles, même sans vision claire), le mouvements des congénères (elle est ainsi importante pour la formation de bancs de poissons et la coordination des mouvements au sein du groupe).

Bien que la fonction soit similaire chez différents groupes (poissons et amphibiens), l'origine et la structure précise des neuromastes peuvent varier, permettant d'étudier les relations évolutives (homologie) et les adaptations convergentes (analogie). La disposition et la complexité de la ligne latérale varient considérablement entre les espèces, reflétant différents modes de vie et environnements. Certains poissons ont des lignes latérales très développées, tandis que d'autres les ont réduites ou modifiées. La ligne latérale est un exemple clé de la manière dont les systèmes sensoriels évoluent pour s'adapter à des environnements spécifiques. Elle contraste avec d'autres systèmes sensoriels comme la vision ou l'olfaction, qui sont plus adaptés à la perception à distance ou chimique.