Среди домашних животных у кошки самые большие глаза относительно размеров тела. Как и у большинства хищников, глаза кошки направлены вперед, и их зрительные поля перекрываются. Поэтому кошки обладают стереоскопическим зрением, позволяющим оценивать расстояние до предмета наблюдения. Около 60 % кошек способны к движениям глаз (англ.)русск., при которых зрительные оси сходятся и расходятся. Поле зрения у кошек составляет 200°, против 180° у человека. В жёлтом пятне на сетчатке глаза у кошек отсутствует центральная ямка (fovea), а вместо неё имеется диск, где находятся колбочки. Палочек в сетчатке глаза в 25 раз больше, чем колбочек, что обусловлено тем, что кошка является ночным хищником, поэтому способность видеть при слабом освещении (за которую отвечают именно палочки в сетчатке) является для неё приоритетной.

Кошки умеют различать цвета, но по сравнению с человеком восприятие цвета у них слабее — менее контрастное и яркое. У кошек (как и большинства других млекопитающих, кроме приматов) есть два типа колбочек — чувствительные к более длинноволновому и коротковолновому свету. «Длинноволновые» колбочки кошки содержит опсин, имеющий максимум поглощения в области 553 нм. Считается, что у большинства млекопитающих отсутствуют «зеленые» колбочки (соответствующие средневолновым колбочкам приматов), поэтому их цветовое зрение напоминает таковое у человека при дейтеранопии (разновидность дальтонизма) . Замечено, что неподвижные и близко стоящие предметы кошка воспринимает хуже, чем движущиеся. У кошек способность к фокусировке зрения на предметах в 2—3 раза меньше, чем у высших обезьян и человека.

Кошки превосходно видят в условиях слабого освещения. За сетчаткой глаза у кошки располагается особый слой — тапетум, отражающий дополнительный свет от внешних источников на сетчатку. Благодаря тапетуму и другим механизмам светочувствительность глаза кошки в 7 раз выше, чем у человека, и кошки могут хорошо видеть даже при слабом освещении, но при ярком свете они видят хуже человека. Из-за наличия тапетума кошачьи глаза при их освещении в темноте светятся зелёным. Вариация цвета кошачьих глаз при их фотосъёмке со вспышкой также обусловлена тапетумом (см. рис.). Вопреки распространённому заблуждению, в абсолютной темноте кошки видеть не могут.

Чтобы уменьшить световой поток на сетчатке при ярком освещении, зрачок кошачьего глаза может изменять форму. Причём он не круглый, как у человека, а вертикально-овальный вплоть до щелевидного, так как радужная оболочка сжимается с помощью мышечных волокон неравномерно; такими же способностями обладают глаза у лис, относящихся к семейству псовых. Радужная оболочка служит диафрагмой, регулируя количество света, проникающего внутрь глаза.