L'astigmatisme est le plus souvent lié à un défaut de courbure de la cornée (et beaucoup plus rarement du cristallin); la cornée astigmate n’a pas le même rayon de courbure selon tous ses méridiens et présente deux rayons principaux (le plus cambré et le moins cambré).
Ainsi, un même objet se décompose en deux images au lieu d’une seule.
L'œil est plus ovale que rond et se rapproche de la forme d'un ballon de rugby plutôt que d'un ballon de football. L'œil astigmate a une vision imprécise de près comme de loin, entraînant parfois une fatigue visuelle et des maux de tête à la lecture.
La correction se fait par verres de lunettes ou une lentilles de contact dits sphéro-cylindriques ou toriques qui fusionnent et ramènent les deux images distinctes en une seule sur la rétine.
Le même effet peut être obtenu grâce au laser en modifiant différemment les deux rayons de courbure principaux.