Wenn Sie Ihrer Katze ins Gesicht blicken, stellen Sie fest, dass die Augen des Tieres im Vergleich zum übrigen Kopf überproportional wirken. Diese ungewöhnlich großen Augen sind charakteristisch für die Erscheinung einer Hauskatze. Der undurchschaubare, geheimnisvolle Blick beruht in unserer Empfindung auf den schlitzförmigen, senkrecht stehenden Pupillen, die sich bei schlechter Beleuchtung extrem weiten können, um so viel Licht wie nur möglich zu nutzen. Dank des dritten Augenlids, der sogenannten Nickhaut, wird das Auge einer Katze permanent mit Tränenflüssigkeit benetzt. Das erklärt, warum Katzen nicht blinzeln müssen: Sie können alles niederstarren. Auch das macht die Faszination des Katzenblicks aus.
Die Linsen im Auge einer Katze sind multifokal, sodass die Tiere über eine sehr hohe Sehschärfe verfügen. Hinter der Netzhaut befindet sich eine reflektierende Pigmentschicht, die auftreffendes Licht zurückwirft. Das ist die Ursache für den Effekt, dass Katzenaugen im Dunklen, je nach Einfallswinkels des Lichtes, zu strahlen scheinen. Diese Schicht, wissenschaftlich tapetum lucidum genannt, unterstützt die Katze zudem bei der Dämmerungssicht. Das aufs Auge treffende Licht wird durch die Reflexion praktisch zweimal genutzt. Die Stäbchenzellen und Zapfen, die für die Übermittlung der visuellen Reize ans Gehirn zuständigen Neuronen, sind etwa dreimal so zahlreich vorhanden wie beim Menschen, sodass die Katze sehr viel differenziertere optische Signale wahrnehmen kann. Allerdings sind die Augen selbst kaum beweglich – um in eine andere Richtung zu schauen, muss die Katze den Kopf bewegen.
Durch ihren nach vorn gerichteten Blick, bei dem sich die Sehachsen beider Augen überschneiden, verfügt die Katze im Vergleich zu anderen Tieren über ein hervorragendes räumliches Sehvermögen und ein weiteres Sichtfeld als ein Mensch. Das erklärt die Präzision, mit der das Tier beim Jagen und Spielen punktgenau auch kleine, sich vertikal bewegende Ziele erwischt und auch bemerkt, was in ihrem peripheren Gesichtsfeld geschieht. Allerdings ist es um die Fernsicht von Katzen weniger gut bestellt. Die beste Sehschärfe hat die Katze im Bereich von vier bis zu sechs Metern Entfernung. Bei reinen Wohnungskatzen ist der optimale Sehschärfebereich etwas verschoben und liegt zwischen zwei und sechs Metern.
Erstaunlicherweise können Katzen zwar sehr scharf sehen, allerdings ist ihre Wahrnehmung von Farben nur eingeschränkt. Bewiesen ist, dass Katzen Farben sehen können. Der Aufbau der Zapfen im Auge legt die Vermutung nahe, dass sie die Farben Blau, Gelb und Grün gut unterscheiden können – Rottöne erkennen die Tiere nicht. Sie können sich das in etwa so vorstellen, als würde die Katze die Welt durch einen blau-violetten oder gelb-grünen Filter betrachten. Im Katzenalltag hat die Unterscheidung von Farben allerdings ohnehin nur eine geringe Bedeutung. Die Wahrnehmung von Bewegung in der näheren Umgebung ist für einen Beutejäger weitaus wichtiger. Dennoch stellten Zoologen der Universität Mainz in Versuchen fest, dass Katzen offenbar ein besonderes Faible für die Farbe Blau haben.
In völliger Dunkelheit ist auch der Gesichtssinn einer Katze ausgeschaltet. Gerät es bei geschlossener Tür in einen fensterlosen Raum, kann das Tier nichts sehen. Allerdings ermöglicht die Anatomie der Augen es der Katze, auch kleinste Lichtmengen wahrzunehmen: Nachts im Freien unterwegs wird es rings um die Katze nie so dunkel, dass sich nicht noch Lichtreste visuell verwerten ließen. Einer Katze genügt – im Vergleich zur menschlichen Sicht – etwa ein Sechstel der nötigen Lichtmenge, um ein Bild visuell wahrnehmen zu können. Das verdankt sie der erheblich höheren Dichte an Sehrezeptoren und den extrem geweiteten Pupillen.