Katoda je elektroda kroz koju električna struja izlazi iz polariziranog električnog uređaja. Njegova suprotnost je anoda, kroz koju električna struja ulazi u električni uređaj. Pozitivno nabijeni ioni, zvani kationi, kreću se prema katodi, dok se negativno nabijeni ioni, zvani anioni, kreću prema anodi. U uređajima koji daju energiju, poput baterija za pražnjenje, katoda je pozitivno nabijena, ali u uređajima koji troše energiju, uključujući baterije za ponovno punjenje, negativno je nabijena.
U kemiji, katoda je elektroda elektrokemijske ćelije na kojoj dolazi do redukcije, odnosno povećanja elektrona. Ako je elektrokemijska ćelija elektrolitička, što znači da se opskrbljuje električnom energijom kako bi razgradila kemijske spojeve, njena katoda je negativna. U suprotnoj vrsti elektrokemijske ćelije, galvanskoj ćeliji, kemijske reakcije uzrokuju oslobađanje električne energije i ona postaje pozitivna.
Negativan polaritet mora se primijeniti na katodu elektrolitičke ćelije kako bi se pokrenule željene kemijske reakcije. U galvanskoj ćeliji, s druge strane, mora biti spojen pozitivni pol kako bi se sklop dovršio. Elektroni koje emitira anoda vraćaju se u ćeliju kroz katodu kada je krug završen.
U fizici i elektronici, katoda je elektroda odgovorna za emitiranje elektrona u uređaj, što uzrokuje njegovo pokretanje. Slobodno emitirani elektroni mogu se izvesti na više načina, bilo kroz toplinsku ili svjetlosnu energiju, ili kroz jako vanjsko elektromagnetsko polje. Potonja metoda pokretanja emisije elektrona poznata je kao emisija elektrona u polju, a uključene katode nazivaju se hladne katode.
Iako mogu raditi na visokim temperaturama, hladne katode razlikuju se od “vruće” vrste, jer se ne zagrijavaju izravno kako bi potaknule emisiju elektrona. Vruće katode, također poznate kao filamenti, mnogo su češće u modernoj elektronici. Katode koje dobivaju energiju iz svjetlosti napajaju se fotoelektričnom emisijom i koriste se u fotonaponskim ili solarnim aplikacijama. Različite vrste metala imaju elektrode prikladne za različite metode opskrbe električnom energijom.