Bei einer Hornhautverkrümmung (Astigmatismus) ist die Hornhaut, Teil des optischen Systems des Auges, nicht rund wie eine Kugel, sondern hat unterschiedliche Wölbungen wie ein zusammengedrückter Ball. Lichtstrahlen in senkrechter Richtung werden anders gebrochen und auf die Netzhaut projiziert als in waagerechter Richtung: Der Brennpunkt auf der Netzhaut wird dadurch „zerstreut“ und nicht fokussiert wie bei einem normalsichtigen Auge.
Treffen die Lichtstrahlen nicht gebündelt auf der Netzhaut auf, so werden Gegenstände in der Nähe und der Ferne dabei gleichermaßen unscharf wahrgenommen. Da die Länge des Auges bei dieser Art der Fehlsichtigkeit keine Rolle spielt, tritt eine Hornhautverkrümmung oft gleichzeitig mit einer Kurz- oder Übersichtigkeit auf.