光线进入眼，通过眼内媒质折射，到在视网膜上成像的过程称为眼屈光。人们对于眼屈光系统的几何光学特性已经有了较充分的研究，相当精确地测定了角膜、房水、晶状体
、玻璃体等透明媒质的光学参量，基于这些参量设计出的各种模型眼或简约眼，如左尔斯特兰模型眼，可以用来计算视网膜像的大小。
眼睛的聚焦能力主要来自角膜，但为了对不同距离的物体聚焦，眼睛经常需要改变其屈光力，这是靠晶状体的两表面，主要是改变前表面的曲率来实现的，这个过程称为调节。
当眼的调节放松时，如果眼轴的长度和屈光系统的屈光力能使眼的后焦点落在视网膜上的话，便为正视眼。若以米作为焦距单位，其倒数称为屈光度，这是表示屈光力的单位。同样在调节放松时，如果屈光系统的后焦点落在视网膜之后的称为远视眼，相反落在视网膜之前的称为近视眼。若包含视轴的各个切面的屈光状态不同，则称为散光。近视、远视和散光统称为屈光不正，一般可用配眼镜的方法加以矫正。
光线在眼内媒质各个折射率改变的界面上反射的结果，产生一系列反射像，称为浦尔金耶像。浦尔金耶像可用来定位眼睛的光轴，求知各折射面的曲率以及研究晶状体的调节过程。
眼内的虹膜像照相机的光圈一样，调节进入眼睛的光量。虹膜中央的小圆孔称为瞳孔。除了光量引起瞳孔大小变化，眼的调焦过程也会影响瞳孔的大小，当视距变近时，瞳孔会稍微缩小。最近的研究表明，对所见物的心理情绪反应，也能引起瞳孔的变化。
