La cathode est l'électrode négative dans une pile, une diode à jonction ou un électrolyseur. Par sa polarité négative elle attire les ions positifs (cathions).

Dans un tube électronique (lampe radio) les électrons circulent de la cathode vers l'anode. Ils sont émis par la cathode grâce à l'effet thermoélectronique. Celle-ci est constituée d'un petit tube de nickel revêtu d'oxyde de baryum et de strontium, matériaux qui favorisent l'émission d'électrons à des températures inférieures à 1000°C. La cathode est chauffée par le filament en tungstène isolé par un revêtement réfractaire glissé à l'intérieur du petit tube. On dit que la cathode est à chauffage indirect. Autrefois les tubes étaient à chauffage direct, c'est à dire que la cathode et le filament ne faisait qu'un. Le filament était en tungstène thorié et devait être chauffé à des températures proches de 1500°C.

Dans une diode à jonction PN, la cathode correspond à la région dopée N.

Les rayons cathodiques sont un flux d'électrons émis par une cathode placée dans un tube renfermant un gaz à très faible pression et accélérés par un champ électrique. C'est l'étude des rayons cathodiques dans les années 1890 qui a permis la découverte de l'électron.

Le "tube cathodique" ou "tube à rayons cathodiques" est un tube électronique traversé par un faisceau d'électrons émis par une cathode à chauffage indirect et venant frapper un écran électroluminescent. La presque totalité des téléviseurs et une grande partie des écrans d'ordinateurs sont équipés de tubes cathodiques.