В некоторых случаях поверхности оптических структур глаза (в основном роговицы, но также может быть и хрусталика) не сферические, а имеют неравномерные изгибы, в связи с этим степень преломления света тоже различна - так как в различных местах различная оптическая сила.

В случае астигматизма роговица имеет два главных меридиана - один более выпуклый, другой (перпендикулярный первому) более плоский. Лучи света фокусируются на сетчатке в нескольких точках, поэтому четкую картинку невозможно получить ни вдали, ни вблизи.

Астигматизм очень часто комбинируется с близорукостью или дальнозоркостью. Возникнуть может как при рождении, так может быть и приобретен в течении жизни. Человек астигматизм чувствует и видит, как расплывающееся нечеткое изображение, сдвиг изображения в одну сторону или же изображение с тенями. При большой степени астигматизма можно наблюдать раздвоение изображения.