หลักการของการมองเห็นในดวงตาของเราจะมีความคล้ายคลึงกับกล้องถ่ายรูป กระจกตาและเลนส์แก้วตาจะทำหน้าที่คล้ายเลนส์ในกล้องถ่ายรูป คือทำหน้าที่หักเหแสงและปรับระยะโฟกัสเพื่อให้ได้ภาพที่ตกลงบนจอประสาทตา กรณีที่สายตาปกติ แสงจะตกลง ณ ตำแหน่งของจอประสาทตาพอดี จึงทำให้เห็นภาพวัตถุชัดเจนทั้งระยะใกล้และไกล
ภาวะสายตาสั้นเป็นภาวะที่พบได้มากที่สุด คิดเป็นสัดส่วนเกือบครึ่งหนึ่งของประชากรทั่วโลกโดยระดับความรุนแรงจะแตกต่างกันไป สาเหตุเกิดจากลูกตามีความยาวมากกว่าปกติ ทำให้แสงที่ถูกหักเหโดยกระจกตาและเลนส์แก้วตาตกลงที่ตำแหน่งก่อนถึงจอประสาทตา จึงเห็นภาพของวัตถุที่อยู่ไกลไม่ชัดเจน
ภาวะสายตายาว สาเหตุเกิดจากลูกตามีความยาวสั้นกว่าปกติ ทำให้แสงที่ถูกหักเหโดยกระจกตาและเลนส์แก้วตาตกลงที่ตำแหน่งหลังจอประสาทตาแทน จึงเห็นภาพของวัตถุที่อยู่ทั้งใกล้และไกลไม่ชัดเจน ในบางคนจะพบว่า เมื่ออายุมากขึ้น ค่าสายตายาวอาจน้อยลงได้ เนื่องจากการหักเหแสงจะถูกชดเชยจากการที่เลนส์แก้วตาเปลี่ยนรูปร่างไปตามธรรมชาติ
ภาวะสายตาเอียง สาเหตุเกิดจากความโค้งของผิวกระจกตาที่ไม่สม่ำเสมอ เมื่อแสงตกกระทบ จึงเกิดการหักเหและเกิดเป็นจุดโฟกัสมากกว่า 1 จุด จึงเห็นภาพของวัตถุที่อยู่ทั้งใกล้และไกลไม่ชัดเจน โดยทั่วไป อาจพบคนที่มีภาวะสายตาเอียงเพียงอย่างเดียว หรือมีภาวะสายตาเอียงร่วมกับสายตาสั้นหรือสายตายาวก็ได้
ภาวะสายตายาวตามอายุจะแตกต่างจากภาวะสายตาผิดปกติประเภทอื่นๆ โดยทั่วไปภาวะสายตายาวตามอายุจะเริ่มพบในคนที่มีอายุตั้งแต่ 45 ปี ขึ้นไป สาเหตุเกิดจากอายุที่มากขึ้นส่งผลให้เลนส์แก้วตาแข็งขึ้น และกล้ามเนื้อที่ใช้ในการเพ่งอ่อนแรงลง ทำให้การโฟกัสภาพของวัตถุที่อยู่ระยะใกล้จึงทำได้ยากขึ้น