Τα μάτια της κουκουβάγιας αποτελούνται από τρία κύρια μέρη:τον κερατοειδή χιτώνα, τον μαθητή και την ίριδα. Ο κερατοειδής είναι το καθαρό εξωτερικό στρώμα του ματιού που προστατεύει τις εσωτερικές δομές. Ο μαθητής είναι η μαύρη τρύπα στο κέντρο του ματιού που επιτρέπει την είσοδο του φωτός. Η ίριδα είναι το χρωματιστό μέρος του ματιού που ελέγχει το μέγεθος της μαθητής.
Τα μάτια της κουκουβάγιας είναι διαφορετικά από τα ανθρώπινα μάτια με διάφορους τρόπους. Πρώτον, τα μάτια της κουκουβάγιας είναι πολύ μεγαλύτερα από τα ανθρώπινα μάτια. Αυτό τους δίνει ένα ευρύτερο οπτικό πεδίο και τους επιτρέπει να βλέπουν περισσότερες λεπτομέρειες σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Δεύτερον, τα μάτια της κουκουβάγιας έχουν πολύ μεγαλύτερο μαθητή από τα ανθρώπινα μάτια. Αυτό τους επιτρέπει να αφήσουν σε περισσότερο φως, το οποίο είναι απαραίτητο για να δει σε σκοτεινές συνθήκες. Τρίτον, τα μάτια της κουκουβάγιας έχουν ένα ειδικό στρώμα κυττάρων που ονομάζεται Tapetum lucidum. Αυτό το στρώμα αντικατοπτρίζει το φως πίσω στο μάτι, το οποίο βοηθά στην αύξηση της ποσότητας φωτός που φτάνει στον αμφιβληστροειδή.
Ο συνδυασμός αυτών των χαρακτηριστικών δίνει στις κουκουβάγιες εξαιρετική νυχτερινή όραση. Είναι σε θέση να δουν σε επίπεδα φωτός που είναι πολύ χαμηλά για τους ανθρώπους να δουν. Αυτό τους επιτρέπει να κυνηγούν αποτελεσματικά τη νύχτα όταν το θήραμά τους είναι πιο ενεργό.