חתולים לא רואים את העולם בדיוק כמו שרואים אותו. בתנאי תאורה חלשים, חתולים יכולים לראות את סביבתם טוב יותר מאנשים. עם זאת, בתנאי תאורה טובים, עין החתול מבדילה פרטים גרועים בהרבה מעין האדם.
עיני חתול קרובות יחסית זו לזו, כך שכל עין רואה אותה תמונה בערך. המוח מעל תמונה אחת על גבי תמונה אחת, ובכך נותן מבט תלת ממדי על העולם סביבנו - אפקט זה נקרא ראייה דו-עינית.
באשר לפרות, סוסים ובעלי חיים אחרים, שעיניהם מכוונות משני צידי הראש, הם רואים שתי תמונות נפרדות החופפות זו את זו רק במעט. כלומר, זה לא מריח כמו ההשפעה של ראייה סטריאוסקופית.
לחתולים סיאמיים מסוימים יש בעיות בתמונות כיסוי עקב פגם בהעברת דחפי עצבים מהעין למוח. זה מוביל להופעת מה שנקרא ראייה כפולה. כדי לתקן את ההשפעה, החתול צריך לפזול את עיניו.
בעבר, האמינו כי חתולים רואים צבע אך ורק בגווני אפור, אולם כתוצאה ממספר מחקרים, הצהרה זו הופרכה. המספר המצומצם של קצות העצבים הקוניים ברשתית העיניים של החתול עדיין מעניק לבעליהם מידה מסוימת של ראיית צבע. עיני החתולים רגישות לכחול וירוק, אך לא לאדום. אז הראייה של חיות המחמד הזנבות והמשופמים שלנו, אף על פי שהיא צבעונית, איננה מושלמת כמו זו של בני האדם.
