Eine Kathode ist eine Elektrode, durch die elektrischer Strom aus einem polarisierten elektrischen Gerät austritt. Sein Gegenteil ist die Anode, durch die elektrischer Strom in das elektrische Gerät eindringt. Positiv geladene Ionen, sogenannte Kationen, bewegen sich zur Kathode, während negativ geladene Ionen, sogenannte Anionen, zur Anode wandern. Bei Geräten, die Strom liefern, wie zum Beispiel beim Entladen von Batterien, ist die Kathode positiv geladen, aber bei stromverbrauchenden Geräten, einschließlich wiederaufladbarer Batterien, ist sie negativ geladen.
In der Chemie ist eine Kathode die Elektrode einer elektrochemischen Zelle, an der die Reduktion oder die Aufnahme von Elektronen auftritt. Ist die elektrochemische Zelle elektrolytisch, wird also zum Abbau chemischer Verbindungen mit elektrischer Energie versorgt, ist ihre Kathode negativ. Bei der entgegengesetzten Art der elektrochemischen Zelle, der galvanischen Zelle, wird durch chemische Reaktionen elektrische Energie freigesetzt, die positiv wird.
An die Kathode einer Elektrolysezelle muss eine negative Polarität angelegt werden, um die gewünschten chemischen Reaktionen anzutreiben. Bei einer galvanischen Zelle hingegen muss ein Pluspol angeschlossen werden, um den Stromkreis zu schließen. Die von der Anode emittierten Elektronen kehren durch die Kathode zur Zelle zurück, wenn der Stromkreis geschlossen ist.
In der Physik und Elektronik ist eine Kathode die Elektrode, die dafür verantwortlich ist, Elektronen in das Gerät zu emittieren und es zum Laufen zu bringen. Die frei emittierten Elektronen können auf verschiedene Weise gewonnen werden, entweder durch Wärme- oder Lichtenergie oder durch ein starkes externes elektromagnetisches Feld. Das letztere Verfahren zur Ansteuerung der Elektronenemission ist als Feldelektronenemission bekannt, und die beteiligten Kathoden werden Kaltkathoden genannt.
Obwohl sie bei hohen Temperaturen arbeiten können, unterscheiden sich Kaltkathoden von der „heißen“ Variante, da sie nicht direkt erhitzt werden, um die Elektronenemission zu fördern. Heiße Kathoden, auch Filamente genannt, sind in der modernen Elektronik viel häufiger anzutreffen. Kathoden, die ihre Energie aus Licht beziehen, werden durch photoelektrische Emission betrieben und werden in Photovoltaik- oder Solarenergieanwendungen verwendet. Unterschiedliche Metallarten haben Elektroden, die für unterschiedliche Verfahren zum Bereitstellen von elektrischem Strom geeignet sind.