角膜是一凸形的高度透明物质，直径大约12毫米，垂直方向要略小于水平方向，中央部分的厚度通常在0.5-0.6毫米之间。在角膜的前表面覆盖有一层泪膜，其对角膜的屈光度几乎没有影响。角膜的前后表面近似球面，其曲率半径值分别为+7.7毫米（前表面）和+6.8毫米（后表面）。所以角膜在切面上似一个凹半月形透镜。

角膜实质的折射率约为1.376，而与角膜后表面接触的房水的折射率是1.336。关于面的折射力为：

前面折射力=1000（1.376-1）/+7.7=+48.83D

后面折射力=1000(1.336-1.376)/+6.8=-5.88D

因此，整个角膜的等价折射力约是+43D，占整个眼光学系统折射力的2/3。但是，当角膜缺乏泪液膜保护时，其前面的折射力就会减弱，从而使视网膜像变得模糊。

角膜从结构上共分为5层：上皮层、前弹力层、基质层、后弹力层、内皮层。

1．上皮层: 角膜上皮厚约50微米，易与Bowman层相分离，由5-7层细胞组成，共有3种类型细胞：基底细胞、翼状细胞、扁平细胞。上皮细胞间以桥小体相接，构成致密的质膜，这层致密坚固的屏障可阻止大部分微生物的侵入，阻止泪液中液体和电解质进入基质层，使得角膜处于相对脱水状态。电镜观察上皮细胞的外层细胞膜，可发现一些指状突出物，称为微绒毛，这些微绒毛伸入泪液膜，能吸附泪液，防止上皮细胞干燥。角膜上皮细胞约每周更换一次,角膜上皮可以再生.与角膜上皮愈合有关的并发症有：（1）疼痛；（2）上皮延迟愈合；（3）微生物性角膜溃疡；（4）复发性角膜糜烂；（5）与自身免疫性疾病相关的角膜溃疡；（6）非病毒性角膜炎。

2．前弹力层 :前弹力层位于上皮基底膜后面，厚约8-14微米。用光镜观察是一层相当均匀的非细胞层，但通过电镜观察，该层是类似基质的特殊层，并非真正的膜，而是表层基质的致密层，由胶原纤维组成，不能与基质层分离，只在灵长类可见。该层不能再生，损坏后会成为不透明的疤痕组织。该层上有小孔，角膜神经由此到达上皮。

3．基质层基质层占角膜厚度的90%，主要由胶原纤维、粘合物质和角化细胞组成。基质的胶原纤维很规则、均匀，胶原纤维束构成片状，层层紧密相叠，基质层的层状结构使角膜在剥离术中可以相当容易地分离。粘合物质由角朊硫酸盐、软骨硫酸盐组成，充盈纤维及细胞间隙。肿胀的角膜，粘合物质增加，胶原纤维大小无改变。

4．后弹力层：后弹力层由内皮产生，大约10微米厚，与Bowman层不同，Descemet 膜能轻易从基质层脱离，损伤后可以再生。

5．内皮层由一层六角形内皮细胞所形成，厚约5微米，宽18-20微米，直接与房水接触，这层细胞的再生是受限制的，内皮可用角膜内皮显微镜观察或拍摄。内皮细胞的密度随年龄增大而减低，同样，因损伤、炎症、眼部手术而引起的细胞丢失，通过增大细胞、减低细胞密度来代偿完成的。虽然部分细胞因年龄或疾病而增大，但是另一些细胞保持大小不变，这样均匀的内皮群落就会逐渐变得参差不齐。出生时内皮细胞密度约3000/mm2，随年龄的增大其密度逐渐下降，至成人阶段细胞密度降为1400－2500/ mm2，同时，其细胞构型亦失去规则的六角形布局。角膜内皮细胞的屏障和主动液泵功能对于角膜保持正常厚度和透明性是极其重要的。眼球手术、创伤、药物毒性、炎症、高眼压和其它各种病理性刺激均可以使角膜内皮细胞大量死亡。一旦角膜内皮细胞密度低于维持内皮细胞生理功能的临界密度（400－700/ mm2），角膜将出现不可逆的病理性改变。

角膜是眼球光学系统中最有效的折射面。要在视网膜上成一清晰的象，要求角膜具有透明性和适当的折射力。角膜透明除了依靠其无色素、无血管、少量吸收光线的混浊颗粒以外，主要是依靠其特殊的结构不发生光的散射现象及脱水作用来达到的。角膜折射力取决于角膜曲率及角膜与空气之间折射率的差异。中央部角膜的平均曲率半径是7.8 mm，可以在7.0 mm至8.5 mm的范围变动，甚至在生理条件下可以更大。短的曲率半径，导致高屈光力和近视，可能是圆锥角膜的首要征象。角膜的折射率是1.376，其屈光力（43D）占眼球屈光系统总屈光力的70%左右。 角膜前表面呈椭圆形，垂直子午线直径为11mm，水平子午线直径为12mm，中央较薄，平均厚度0.56 mm，周边厚度约1mm，中央部角膜厚度可以在0.45 -0.65 mm之间。