Źrenica bierze udział w regulowanie ilości światła, które pada na siatkówkę. To naturalny otwór umiejscowiony w środku tęczówki, czyli tej części oka, która działa jak przysłona w aparacie fotograficznym: za pomocą odpowiednich mięśni tęczówka rozszerza lub zwęża źrenicę, przez którą wpada światło do wnętrza oka. Położony na brzegu tęczówki zwieracz oraz ułożony promieniście rozwieracz źrenicy działają antagonistycznie. Pilnuje tego procesu autonomiczny układ nerwowy, czyli niezależna od naszej woli część systemu nerwowego. Nerwy przywspółczulne odpowiadają za zwężenie się źrenicy, natomiast współczulne za poszerzenie.
Źrenica zwęża się w naturalny sposób, gdy światło zostanie skierowane bezpośrednio na nią oraz po oświetleniu drugiego oka. Do rozszerzenia się źrenicy dochodzi w sytuacji, gdy robi się ciemniej i mniej światła wnika do oka. Także sytuacje silnego pobudzenia emocjonalnego, strach, lęk i stres, a także podniecenie, wzruszenie, miłość powodują że źrenice w takim momentach wyraźnie się rozszerzają.
Okuliści używają specjalnych substancji lub leków doustnych, powodujących rozszerzenie się źrenicy, aby móc zbadać wnętrze oka. Mają postać kropli do oczu (np. atropina), które blokują działanie nerwów przywspółczulnych, umożliwiając wgląd w głąb źrenicy.
Substancje psychoaktywne (narkotyki) powodują rozszerzenie się źrenicy i zmniejszoną reakcję na światło. Są to takie związki jak amfetamina, LSD, kokaina oraz marihuana. Ponadto tak działają także tzw. dopalacze. Mocne upojenie alkoholem też skutkuje rozszerzeniem źrenic.
Istnieją medykamenty, które mogą spowodować rozszerzenie się źrenic. Są to leki przeciwhistaminowe, trójpierścieniowe leki przeciwdepresyjne, atropina, skopolamina i hioscyna, a także cholinolityki stosowane przy chorobie Parkinsona. Ponadto: pochodne fenotiazyny, takie jak perazyna, prometazyna oraz chlorpromazyna. Rośliny lecznicze, których spożycie objawia się, między innymi, poszerzeniem źrenic, to lulek czarny, pokrzyk wilcza jagoda, bieluń kędzierzawa i inne.
Rozszerzenie źrenic to ponadto objaw kiły, zatrucia jadem kiełbasianym i encefalopatii Wenickiego, czyli ostry zespół objawów neurologicznych związanych z wieloletnim nadużywaniem alkoholu.
W przypadku urazów głowy i utraty przytomności sprawdza się przede wszystkim odruch źreniczny. Rozszerzenie źrenicy sygnalizuje:
Anizokoria to inaczej nierówność źrenic. Powodem dysproporcji może być choroba gałki ocznej albo też zaburzenia w funkcjonowaniu autonomicznego układu nerwowego. Wśród chorób, powodujących nierówność źrenic, znajdują się zapalenie tęczówki, jaskra, a także stwardnienie rozsiane, tętniaki i guzy mózgu, uszkadzające nerwy czaszkowe zawiadujące okiem, neuroinfekcje, niedokrwienie mózgu, a ponadto migrena, czy jednostronne porażenie nerwu wzrokowego.
Przyczyn anizokorii można się także dopatrywać w urazach, w tym tępym urazie oka z uszkodzeniem mięśni zwieracza źrenicy. Anizokoria towarzyszy zespołowi Adiego (patologiczny brak odruchów mięśniowych i spowolniona reakcja źrenic na światło) oraz zespołowi Hornera (zniszczenie współczulnego unerwienia oka). Ponadto niektóre zabiegi w obrębie oka mogą być odpowiedzialne za nierówność źrenic. Zatem anizokoria jest objawem innego schorzenia i jej leczenie zaczyna się od znalezienia przyczyny dysproporcji.
U około 20 procent populacji obserwuje się anizokorię fizjologiczną, samoistną. Niewielka różnica, wynosząca około 0,6 mm, między obu źrenicami może być po prostu wrodzona.