人眼的功能是将光线聚焦到一层称为视网膜的感光细胞上，视网膜形成眼睛后部的内层。聚焦是由一系列透明介质完成的。进入眼睛的光线首先通过角膜，角膜提供眼睛的大部分光焦度。然后光线继续穿过角膜后面的液体——前房，然后穿过瞳孔。然后光线穿过镜头，镜头进一步聚焦光线并允许调整焦点。然后光线穿过眼睛中的主要液体——玻璃体液，并到达视网膜。视网膜中的细胞排列在眼睛后部，视神经出口处除外；这导致盲点。
有两种类型的感光细胞，即视杆细胞和视锥细胞，它们对不同方面的光敏感。视杆细胞对宽频率范围内的光强度敏感，因此负责黑白视觉。视杆细胞不存在于中央凹（负责中央视觉的视网膜区域）上，并且不像视锥细胞那样对光的空间和时间变化作出反应。然而，视网膜中视杆细胞的数量是视锥细胞的20倍，因为视杆细胞分布在更广的区域。由于分布较广，视杆细胞负责周边视觉。
相比之下，视锥细胞对光的整体强度不太敏感，但分为三种，它们对不同的频率范围敏感，因此用于感知颜色和明视觉。视锥细胞高度集中在中央凹，具有较高的视力，这意味着它们的空间分辨率优于视杆细胞。由于视锥细胞不像视杆细胞那样对昏暗的光线敏感，因此大多数夜视仅限于视杆细胞。同样，由于视锥细胞位于中央凹，中心视觉（包括进行大部分阅读、缝纫等精细工作或仔细检查物体所需的视觉）由视锥细胞完成。
晶状体周围的睫状肌可以调节眼睛的焦点。这个过程被称为适应。近点和远点定义了可以使物体清晰聚焦的离眼睛最近和最远的距离。对于视力正常的人来说，远点位于无穷远处。近点的位置取决于肌肉可以增加晶状体曲率的程度，以及晶状体随着年龄的增长变得多么僵硬。验光师、眼科医生和配镜师通常认为合适的近点比正常阅读距离更近——大约25厘米。
视觉缺陷可以用光学原理来解释。随着人们年龄的增长，晶状体变得不那么灵活，近点会从眼睛后退，这种情况称为老花眼。同样，患有远视的人无法将晶状体的焦距减小到足以让附近的物体在视网膜上成像。相反，不能将晶状体的焦距增加到足以让远处的物体在视网膜上成像的人会患上近视，并且远点比无穷远要近得多。一种称为散光的病症当角膜不是球形而是在一个方向上更弯曲时会产生这种结果。这导致水平延伸的物体与垂直延伸的物体相比聚焦在视网膜的不同部分，并导致图像失真。
所有这些情况都可以使用矫正镜片来矫正。对于老花眼和远视眼，会聚透镜提供使近点更靠近眼睛所需的额外曲率，而对于近视，发散透镜提供将远点送至无穷远所需的曲率。散光用柱面镜片矫正，柱面镜片在一个方向上比在另一个方向上弯曲得更厉害，以补偿角膜的不均匀性。
矫正镜片的光焦度以屈光度为单位测量，该值等于以米为单位测量的焦距的倒数；正焦距对应会聚透镜，负焦距对应发散透镜。对于也能校正散光的镜片，给出了三个数字：一个是球面度数，一个是柱面度数，一个是散光的方向角。