人類眼睛的顏色和人種的差異有關，亞洲人是有色人種，眼珠看上去呈棕色至黑色；在非洲，絕大部分人眼睛顏色較深，呈現黑色；而在歐洲南部以及北歐地區，70%的人都有藍眼睛。
眼睛中有顏色的部分其實就是我們所說的瞳孔，這個部位由角膜、虹膜組成。由於角膜無色透明，那麼眼珠的顏色實際上就是虹膜的顏色。過去，人們簡單的以顯性隱性基因來解釋各種眼睛顏色的成因，認為決定棕色眼睛的基因是顯性基因，決定藍色眼睛的基因是隱性基因。所以在眼睛顯藍這個性狀方面，只有父母雙方都將“顯藍”基因遺傳給孩子，用一對“顯藍”基因才能換雙藍眼睛，否則統統都是棕色眼睛。然而，事實上父母都是藍色眼睛也有可能生出棕色眼睛的孩子。科學家們發現，產生藍眼睛的因素很復雜，並不是顯隱性基因就可以解釋清楚的。
眼睛的顏色大約74%得歸因於第15對染色體上面一個叫做OCA2的基因，它在很大程度上決定了虹膜的顏色。這個基因與膚色和毛發顏色也有些關聯，如果一對OCA2基因缺失，就會形成白化病。
還有一些基因能夠控制虹膜中黑色素的多少。如果把我們的眼睛看作一部相機的話，虹膜中的黑色素的作用就有點類似於光圈，能夠控制進入眼睛的光線多少。研究人員發現，藍色眼睛虹膜外層缺少黑色素。
在上面提到的OCA2基因旁邊有一個叫做HERC2的變異基因，它決定了虹膜外層是否能夠產生黑色素。這就有點像個開關閥門，打開開關，產生黑色素，眼睛就是棕色的；關掉開關，沒有黑色素，眼睛就是藍色的。此外，還有一些基因可以決定虹膜的結構，比方說虹膜的厚度以及虹膜膠原蛋白的含量，也會對眼睛的顏色深淺有些許影響。
此外，在白種人的孩子中會有這樣一種現象：剛出生的時候眼睛是藍色的，隨著孩子長大，眼睛就變成其他顏色了。因為孩子眼睛中的黑色素需要在紫外線環境中逐漸沉積，所以初生的幾個月內色素沉積不多，仍是藍色，在4到6個月以後就形成比較穩定的虹膜顏色，可能不再是藍色了。
眼睛的顏色還與光線和虹膜的相互作用有關。有意思的是，人的眼睛中是沒有藍色色素的，眼睛之所以會顯現藍色、綠色、淡褐色等不同顏色，是由於瑞利散射（又稱分子散射）造成的。當粒子尺度遠小於入射光波長時（小於波長的十分之一），其各方向上的散射光強度是不一樣的，該強度與入射光的波長四次方成反比。
簡單點說，波長愈短，散射愈強，藍色在可見光中波長較短，在各種細小微粒的作用下，藍色的光更容易被人眼捕捉到。所以，眼睛的顏色跟周圍接收到的光線也有關，外界光不一樣，眼睛的深淺光色也會有所不同。
另外，前段時間很火的“陰陽眼”模特莎拉(Sarah McDaniel)其實是得了一種名為虹膜異色症的遺傳病。虹膜異色症是指因虹膜病變引起色素脫失所表現的以虹膜色澤改變為特點的一類病變。發生虹膜異色症的原因主要包括遺傳因素、虹膜炎症或其他因素。通常可將其分為先天性與獲得性兩種類型。後天性的虹膜異色可能是因為患上虹膜炎症，或是眼外傷使虹膜造成損傷而萎縮。
知多點：從眼睛的顏色可看出性格
我們常說“眼睛是心靈的窗戶”，其正確性在科學上也可以得到證明。愛丁堡大學的Antony Fallone博士說：“從神經學上來說，眼睛和大腦有著非常密切的關系。換言之，眼睛可以說是能從外部看到的大腦的一部分。”
01、茶色/黑色：天生的領導者型
這類人簡直就是專門為引導別人而生的。眼睛是暗色的人，在很多情況下會給對方留下和藹可親的印象。他們不大會喝酒，但非常喜歡運動。只要他們發掘出自身內在的強大力量，支配世界什麼的都不無可能。
02、藍色：分歧超大型
這類人擁有不時引起爭端的強大精神力。周圍人在深入了解他們之前，容易將他們誤認為是“軟弱的膽小鬼”。但是，眼睛是藍色的女性對分娩時的疼痛，真的是超能忍的。而且，能夠完美解決憂郁和不安的問題，也是這類人的另一特征。作為野心家的他們十分干練，擁有旺盛的好奇心。
03、灰色：畏縮不前、自我保護型
擁有灰色眼睛的人非常少。這類人各方面非常平衡，但內心有時也有不能控制的一面。因為他們有自我保護的傾向，所以周圍人為了消除這層隔閡，不得不拼命努力。
04、淡褐色：自信的一匹狼
眼睛是淡褐色的人也是非常少的，所以從幼年時期起就常被周圍人認為是與眾不同的。這類人充滿自信，有逃避群體的傾向，能自發地專注於某事。他們的行動難以預測，想要束縛他們也是極其困難的一件事。
05、綠色：富於創造力且性感型
這類人魅惑又神秘。綠色眼睛對多數人而言，是充滿魅力而且性感的。這類人的行動難以預測，他們也不容易發怒。他們有豐富的創造才能，即使是在充滿壓力的環境下，也能有出色的發揮。