A refrakció mérésekor a fénytörést ill. ennek hibáit vizsgálják. A látás (látásélesség) zavarait, melyek fénytörési hibák, például rövidlátás, távollátás, astigmatizmus és presbiopia következménye, a fénytörés vizsgálatával diagnosztizálhatók. A látás élességét általában egy olyan skálán mérik, amely 5 méter távolságban hasonlítja össze a személy látását a teljesen jól látóéval. Tehát akinek 5/5 a látásélessége, az az 5 méter távolságban lévő tárgyakat ugyanolyan élesen látja, mint az egészséges személy, akinek azonban például 5/50 a vízusa, az 5 méterről annyit lát, mint egy normális látású egyén 50 m-ről. A látásélesség vizsgálatára szolgáló fontos eszköz a Snellen-tábla , amely egy nagy méretű kártya vagy megvilágított doboz, és egyre kisebb méretű betűk sorozata látható rajta. Meghatározott távolságból kell leolvasni a táblát. A látásélességet a sorozat még éppen leolvasott betűjének méretéből határozzák meg. Olyanok vizsgálatára, akik nem tudnak olvasni, a tábla módosított változatát használhatják, ahol a betűket egy véletlenszerűen elforgatott nagy E-betű helyettesíti. A vizsgált személynek azt kell megmondani, milyen irányba néz a betű.

Automatikus refraktometriát egy olyan készülék segítségével végeznek, mely a töréshiba mértékét a szembe lépő fény megváltozásának méréséből határozza meg. A vizsgált egyén a refraktométerrel szemben ül, amelyből egy fénynyaláb lép ki, majd a gép leméri a szem reakcióját. Ezt az információt használja fel a töréshiba korrekciójára alkalmas lencse jellemzőinek kiszámításához. Mindez néhány másodpercet vesz igénybe.

A phoropter nevű készüléket a Snellen-táblához hasonlóan gyakran használják, segítségével elvégezhető a szemüvegre illetve kontaktlencsére váró személynek legmegfelelőbb korrekciós lencse meghatározása. A készülék korrekciós lencsék teljes sorozatát tartalmazza, így a személynek lehetősége nyílik összehasonlítani a különböző mértékű korrekciókat, miközben a táblát nézi. Típusos esetben a phoroptert a szemész használja, hogy a refraktométerrel kapott információk pontosítsa, mielőtt felírja a lencsét.

Látótérnek nevezzük az egyik szemünkkel látott teljes területet, beleértve a sarkokat is (perifériás látás). Látótérvizsgálatot általában a hagyományos szemészeti vizsgálat részeként végeznek. Akkor is szükség lehet rá, ha valaki bizonyos változást észlel a látásában, például ha az egyik oldalon lévő tárgyaknak mindig nekimegy. A perifériás látótér vizsgálatának legegyszerűbb módja, ha az orvos a beteggel szemben leül és ujját a beteg arca előtt fokozatosan balról és jobbról a látótér közepe felé mozgatja. A beteg jelzi, mikor meglátja az orvos mozgó ujját. A vizsgált személynek az orvos arcára kell fixálni (nem pedig az ujját nézni), hogy a vizsgálat értékelhető legyen. Mindkét szemet külön kell vizsgálni.

A látótér pontosabban vizsgálható számítógép által vezérelt automata, illetve Goldmann-látótérvizsgáló eszköz (periméter) segítségével. A fenti módszereknél az egyén egy fekete képernyő vagy egy (parabolaantennára emlékeztető) fehér félgömb alakú eszköz belsejének közepébe néz. Különböző irányokból a periféria felől a centrum felé mozgatnak egy tárgyat vagy fényforrást. A vizsgált alany jelzi, mikor a szeme sarkából először meglátja a fényt. Az orvos megjelöli a képernyőt vagy a periméter lapját, ahol a személy lát, így felismerhetővé válnak a kieső foltok. A látótér mérhető számítógép segítségével, automata perimetriával. Ennek során a személy egy lapos, nagy tálszerű eszköz közepébe tekint és megnyom egy gombot, ha felvillanó fényt lát.

A látótér központi részének vizsgálatára az Amsler-rács szolgál. Egy fehér ráccsal fedett fekete kártyából áll, közepén pedig egy fehér pont van. A páciens egyik szemével nézve jelzi, ha bármilyen elhajlást lát a rács vonalain, miközben a fehér pontra fixál. Mindkét szemet külön, normál olvasó távolságból vizsgáljuk, olvasószemüveget viselhet az alany, ha egyébként is szüksége van rá. Ha a beteg nem látja a rács bizonyos területét, egy kóros kieső folt lehet a látótérben. (Normális körülmények között is létezik egy nagyon kicsi vak folt a látótérben, ott, ahol a látóideg kilép a szemgolyóból, de ezt nem érzékeljük.) Hullámos vonalak észlelése a sárgafolt betegségének lehetőségére utalhat. Ennek vizsgálata elég egyszerű ahhoz, hogy otthon is elvégezhető legyen, és a makula degeneráció követésében is hasznos.

Többféle vizsgálat segítségével is kimutathatjuk bizonyos színek érzékelésének csökkenését (színvakságot). A leggyakrabban használt Ishihara táblákon fehér alapon számos kis színes kör helyezkedik el egymás mellett, miközben egy nagy kört alakítanak ki. A kis köröket rendszerint úgy helyezik el, hogy az egészséges színlátók egy bizonyos számot ismerjenek fel. Színvakság esetén, a színvakság típusától függően, a személy másik vagy semmilyen számot nem lát.

A direkt szemtükrözésre szolgáló eszköz egy kis méretű elemlámpára hasonlít, melyhez nagyítólencsék is tartoznak, hogy a fényt a szembe juttassák; így az orvos megvizsgálhatja a szaruhártyát, a lencsét és a retinát. A vizsgált személy egyenesen előre néz, amint a fénynyalábbal bevilágítanak a szemébe. Gyakran adnak szemcseppet a pupilla kitágítására, így az orvos jobban belát a szembe. A szemtükrözés fájdalmatlan, de ha pupillatágító cseppet adnak, a beteg homályosan láthat és néhány óráig még érzékenyebb lehet a fényre.

Az oftalmoszkópia minden szabályos szemészeti vizsgálat részét képezi. Nem csupán a szem betegségei, hanem a test más részét érintő betegségek miatt kialakult retina elváltozások felismerésében is hasznos. Például magas vérnyomásban, arterioszklerózisban és cukorbetegségben szenvedők retinájának erein kialakult változások kimutatására is alkalmas. Oftalmoszkópiával kimutathatjuk az emelkedett koponyaűri nyomást, amely elődomborítja (kinyomja) a normális körülmények között csésze alakú látóidegfőt (papilla oedema). Szemtükrözéssel vizsgálhatók a retinában elhelyezkedő daganatok is. A makula elfajulás szintén felismerhető ezzel a módszerrel.

Alkalmaznak időnként egy indirekt oftalmoszkóp nevű eszközt, amikor az orvos egy kétlencsés készüléket helyez a fejére és egy további, kézi lencsét tart a beteg szeme előtt, hogy azzal fókuszálja a képet a szembe. Ezek segítségével háromdimenziós kép alkotható, így a mélységi kiterjedéssel bíró képletek jobban tanulmányozhatók, mint például a levált retina vagy a duzzadt látóidegfő. Erősebb fényforrást alkalmazhatnak vele, amely abban az esetben fontos, amikor a szem belseje nem átlátszó, például fertőzés vagy szürkehályog miatt. A fordított szemtükör sokkal szélesebb látóhatárt biztosít, mint a hagyományos ophthalmoscop, így egy alkalommal az orvos a retina nagyobb területét tudja megvizsgálni.

A réslámpa egy asztalra helyezett kétszemes (binokuláris) mikroszkóp, mely fényt juttat a beteg szemébe, így az orvos az egész szemet nagy nagyítás alatt vizsgálhatja meg. A réslámpa optikája jobb, mint a szemtüköré, nagyít és háromdimenziós kép alkotását is lehetővé teszi, így mélységi kiterjedés is mérhető vele. Gyakran adnak előtte pupillatágító szemcseppet, hogy az orvos még többet lásson a szemből, vagyis a lencsét, az üvegtestet, a retinát és a látóidegfőt is. Az ismert vagy feltételezetten glaukómás betegek vizsgálatához időnként egy további lencsét szükséges a szem elé tartani vagy közvetlenül ráhelyezni, hogy megtekinthessék az írisz és a szem elülső része (a kornea belső felszíne) közötti "zugot". Ezt a vizsgálatot gonioszkópiának nevezik.

Tonometria során mérik a szem belnyomását. A csarnokvíz a szem elülső részében található folyadék. A normális szemnyomás 8-21 Hgmm. A szemnyomás mérése a glaukóma egyes típusainak felismerése és a kezelés ellenőrzése végett szükséges.

A szemmel nem érintkező (non-kontakt) ("légfújós") tonométer az emelkedett szemnyomás szűrővizsgálatára alkalmas. Ez az eszköz nem túlságosan pontos, de a szűrésben hasznos. Kis mennyiségű levegőt fúj a szaruhártyára, mely a vizsgált személyt pislogásra készteti, de ez nem kellemetlen. A ráfújt levegő lelapítja a korneát, az eszköz pedig méri az ehhez szükséges időt (ezred másodpercekben). Normális szemnyomás esetén kevesebb idő szükséges a kornea lelapítására, mint emelkedett szemnyomás esetén.

A szemnyomást hordozható, kézi eszközökkel is meg lehet mérni. Érzéstelenítő szemcseppet adnak, majd a készüléket óvatosan a szaruhártyára helyezik és elvégzik a mérést. A hordozható tonométerek sürgősségi osztályokon vagy orvosi rendelőben használhatók az emelkedett szemnyomás vizsgálatára.

Az applanációs tonometria a szemnyomás mérésének pontosabb módszere. Az applanációs tonométert általában réslámpára szerelik fel. Érzéstelenítő szemcsepp adása után az eszközt óvatosan a szaruhártyához közelítik, amíg hozzá nem ér, közben az orvos a réslámpán keresztül figyeli a korneát. A szaruhártya benyomásához szükséges nyomás függ a szem belsejében uralkodó nyomással.

A fluoreszcein angiográfia segítségével a szem hátsó részén futó erek tehetők jól láthatóvá. Kék fényben látható fluoreszkáló festékanyagot fecskendeznek a kar vénájába. A véráramban keringve a festék eljut a retina ereibe is. A festék beadása után rövid idővel a retináról fényképsorozat készül. A bennük fluoreszkáló festék révén az erek elkülöníthetők. A fluoreszcein angiográfia különösen a makula-degeneráció, a retinális érelzáródás és a diabéteszes retinopátia felismerésében hasznos.

Az elektroretinográfia során a retina fotoreceptorainak működése tanulmányozható oly módon, hogy a felvillanó fényre mérik a retinában kialakult választ. Előtte szemcseppel érzéstelenítik a szemet és kitágítják a pupillát. A szaruhártyára ezután egy kontaktlencse formájú mérő elektródát, valamint az arc közeli részére egy másik elektródát helyeznek fel. A szemeket nyitva kell tartani. A helyiséget elsötétítik, és a személy villanó fényforrásba néz bele. A felvillanások hatására az elektródák a retina által generált elektromos aktivitást mérik. Az elektroretinográfia különösen a retinát illetve a fotoreceptorokat érintő betegségek, így a retinitisz pigmentóza felismerésében hasznos.

A szem ultrahanggal is vizsgálható. A transzducert óvatosan ráhelyezik a zárt szemhéjra, és az fájdalmatlanul ultrahang hullámokat bocsát a szemgolyóra. A visszavert hullámok a szemgolyó belsejének kétdimenziós képét alakítják ki. Az ultrahangvizsgálat akkor hasznos, ha szemtükörrel vagy réslámpával a retina nem látható, mert a szemgolyó belseje nem átlátszó vagy valami van a retina előtt. Ultrahang segítségével meghatározható, hogy a szem belsejében lévő kóros képlet, például egy daganat, milyen természetű. Az ultrahang alkalmas még a szemet tápláló erek vizsgálatára (Doppler ultrahang) valamint a szaruhártya vastagságának mérésére, pahimetria végzésére is.

Pahimetriát (a szaruhártya vastagságának meghatározását) általában ultrahang segítségével végzik. A kornea vastagságának pontos mérése különösen a refraktív szemsebészetben, például LASIK fontos.

Ultrahangos pahimetria előtt érzéstelenítő szemcseppet adnak a szembe és óvatosan a szaruhártya felszínére helyezik a transzducert. Az optikai pahimetriás eljárások előtt nincsen szükség érzéstelenítő szemcseppre, mert a műszer nem ér a szemhez.

A fenti képalkotó módszerek segítségével részletes információt kapunk a szem belsejében található képletekről és a szemet körülvevő csontos szerkezetről (a szemgödörről). A CT különösen a szem belsejébe került idegentestek helyének meghatározására alkalmas.