猫在昼间视觉纵不及人类，夜视能力与追踪视觉上之活动物件却相当出色，夜视能力是人类的六倍，虽然综合色彩计算整体视觉系数则仅及人类的十分之一。猫的眼睛具有微光观察能力，即使只有微弱月光都可分辨物件，有关光线入猫眼后可放大40至50倍处理，令猫具有夜间活动的能力，即使在黑暗的地下室猫咪依然能活动自如。强光下，猫会将瞳孔缩得如线般狭小，以减少对视网膜的伤害，但视野会因而缩窄。
由于猫眼具备高帧与高分辨率视觉，故此电视机极微细之动静对猫而言亦成逐格跳跃之画面。
另外，不只是光线会影响猫的瞳孔，感情也会。一般而言猫放松的时候瞳孔会缩小，而紧张时会放大。
猫的视网膜背面有一层蓝绿色如荧光一般的薄膜（Tapetum Lucidum），可增加在暗处的视力。闪光中，猫眼能呈现各式各样颜色。如同多数食肉动物，猫眼长在脸上朝正前方，赋予其辽阔的视野，单一猫眼视野为100度，双眼视野为285度，加上颈旋灵活，总计视野比人类双眼仅100度灵活得多。
不过，猫仅能聚焦其前30厘米至3米之物件，相对人类而言属大近视。
猫对三原色的辨识力很差，相对人类而言，猫有黄蓝色盲且红绿色辨成灰黄色，与狗相似。关于猫的夜视能力，生物学家发现牛磺酸对猫的视力起了很大作用，猫本身不能合成牛磺酸，必须由外摄取。缺乏牛磺酸，会使视力及夜视能力变差，影响夜间活动。据生物学家称，猫经常捕鼠，是因老鼠体内含牛磺酸。紫外线可以通过猫的水晶体。
当四周光线微弱，猫会用感觉毛来改善行动力与感知能力。感觉毛主要分布于鼻子两侧、下巴、双眼上方、两颊也有数根。感觉毛可感受非常微弱的空气波动，视野不清时也能协助辨识阻碍位置。胡须尖端与双耳连成一线，恰是身体能通过障碍的最小范围，故猫可在黑夜中快速判断地形能否通过。
猫有第三眼睑，当猫眼睑张开时，眨眼时第三眼睑会从旁稍微遮盖眼睛。若猫生病，或是睡眠，笑着，此眼皮会缩回一部分。若猫长时间崭露第三眼睑，表示它的健康有问题。