(一)發病原因
散光可由屈光體表面彎曲度的不均一、光學中心偏離視線，或屈光體的屈光率不正常所引起。
1.曲率性散光(curvature astigmatism) 如果散光的度數較高，往往發生在角膜。這種散光通常是先天性的。用角膜計測量可以發現正常人眼均存在輕度的散光，幾乎是不可避免的。最常見的散光是垂直彎曲度較水平者大，一般約在0.2D。達種輕度的散光可以認為是生理性的，是由於上下眼睑的經常壓迫所致。隨著年齡的增加，這種生理缺陷有輕度增長的傾向。
獲得性的散光也較多見。可因角膜病變(最突出的例子是圓錐角膜)、累及角膜的眼外傷(例如眼部手術之後尤其是角膜切口的手術)也可產生同樣結果。眼肌切斷術後，也可引起輕度散光。角膜散光亦可由眼睑腫瘤壓迫所造成。在正常情況下，用手指壓迫眼球時，眼睑的收縮或眼外肌的作用，均可產生暫時性的眼球形狀的改變，造成不同程度的散光。
由晶狀體引起的曲率性散光也不少見，但這種病例發生的程度都較輕，由圓錐晶狀體引起的散光可達到極為明顯的程度，但極為少見。
2.光心偏離性散光(astigmatism of optical decentration) 晶狀體的位置輕度偏斜，或離開光學系統的軸線，並不少見。但這種先天性的缺陷往往非常輕微而被忽視。外傷引起的晶狀體半脫位，使其光學性質變化不大，但所造成的結果非常明顯。
3.指數性散光(index astigmatism) 這是由於晶狀體不同區域的屈光率有少量差異所造成的，是生理性的。這種散光程度輕微，沒有實際意義。但因白內障引起的屈光介質變化，則影響極為明顯，可以產生各種散光，出現視物變形與多視症等。
(二)發病機制
眼散光主要來自於角膜散光，故以角膜作為眼的屈光面，光線經過角膜後形成兩條焦線，分別稱為前焦線F1與後焦線F2。以兩焦線為界限，平行光線經角膜屈光後形成的為一個圓錐體形的散光光錐，稱為Sturm光錐(Sturm conoid)。