Katoda to elektroda, przez którą prąd elektryczny wypływa ze spolaryzowanego urządzenia elektrycznego. Jego przeciwieństwem jest anoda, przez którą prąd elektryczny dostaje się do urządzenia elektrycznego. Dodatnio naładowane jony, zwane kationami, poruszają się w kierunku katody, podczas gdy jony naładowane ujemnie, zwane anionami, poruszają się w kierunku anody. W urządzeniach dostarczających energię, takich jak rozładowujące się akumulatory, katoda jest naładowana dodatnio, ale w urządzeniach energochłonnych, w tym ładujących akumulatory, jest naładowana ujemnie.
W chemii katoda jest elektrodą ogniwa elektrochemicznego, na której następuje redukcja lub wzmocnienie elektronów. Jeśli ogniwo elektrochemiczne jest elektrolityczne, co oznacza, że jest zasilane energią elektryczną w celu rozbicia związków chemicznych, jego katoda jest ujemna. W odwrotnym typie ogniwa elektrochemicznego, ogniwie galwanicznym, reakcje chemiczne powodują uwolnienie energii elektrycznej i staje się ona dodatnia.
Do katody ogniwa elektrolitycznego należy przyłożyć ujemną polaryzację, aby wywołać pożądane reakcje chemiczne. Z drugiej strony w ogniwie galwanicznym, aby zamknąć obwód, należy podłączyć biegun dodatni. Elektrony emitowane przez anodę wracają do ogniwa przez katodę po zakończeniu obwodu.
W fizyce i elektronice katoda jest elektrodą odpowiedzialną za emitowanie elektronów do urządzenia, powodując jego działanie. Swobodnie emitowane elektrony mogą pochodzić na wiele sposobów, poprzez energię cieplną lub świetlną, albo poprzez silne zewnętrzne pole elektromagnetyczne. Ta ostatnia metoda napędzania emisji elektronów jest znana jako polowa emisja elektronów, a związane z nią katody nazywane są zimnymi katodami.
Chociaż mogą pracować w wysokich temperaturach, zimne katody różnią się od „gorących” tym, że nie są bezpośrednio podgrzewane w celu wywołania emisji elektronów. Gorące katody, znane również jako włókna, są znacznie bardziej powszechne we współczesnej elektronice. Katody, które czerpią energię ze światła, są zasilane przez emisję fotoelektryczną i są wykorzystywane w zastosowaniach fotowoltaicznych lub energii słonecznej. Różne rodzaje metali mają elektrody dostosowane do różnych metod dostarczania energii elektrycznej.