L'astigmatismo è caratterizzato da una curvatura della cornea non omogenea, in cui un meridiano risulta avere una curvatura (e quindi potere diottrico) superiore rispetto al meridiano ad esso ortogonale. Il risultato di questa geometria corneale è lo sdoppiamento delle immagini proiettate sulla retina: si creano due diversi piani di fuoco, determinati ciascuno dal potere diottrico dei due principali meridiano corneali. È necessario l'utilizzo di lenti cilindriche per correggere singolarmente un preciso meridiano corneale e restituire una corretta proiezione retinica.
L'astigmatismo è una condizione aggiuntiva rispetto a miopia o ipermetropia e spesso possono essere presenti entrambe le componenti.