On distingue chez les invertébrés :

des yeux simples ou ocelles. On appelle ocelles, les yeux simples des invertébrés ; présentant un épaississement cuticulaire qui joue un rôle de cristallin. Ces ocelles peuvent être :

- unicellulaires chez les animaux primitifs. Ces cellules renferment une sorte de vacuole due à une invagination de la membrane et qui porte des micro villosités qui constituent le site récepteur. Elles sont souvent associées à une cellule pigmentaire en cupule qui les isole ainsi de la lumière parasite.
- multicellulaires qui regroupent un nombre variable de photorécepteurs et des cellules annexes.

des yeux composés propres aux arthropodes, l'unité fonctionnelle de l'œil composé est l'ommatidie (ensemble de cellules photo réceptrices et de formations annexes) (schéma). Mais l'œil composé comporte quelques dizaines ou centaines d'ommatidies. Le plus souvent, l'œil composé de grande taille a ses ommatidies disposées sur une surface convexe, ce qui donne un champ visuel très étendu sans que l'œil soit mobile.

Chaque ommatidie fait avec ses voisines un angle qui mesure l'acuité de l'œil dans la formation de l'image. Cet angle varie de 50° à plus de 7°.
L'ommatidie a une structure très homogène chez les arthropodes. Elle comprend :

un système dioptrique composé d'une lentille cornéenne faite de chitine et d'un cristallin piriforme profond.

des cellules photo réceptrices, dont le nombre varie de 4 à 12, groupées et participant à la formation d'un organite photorécepteur, le rhabdome. Celui-ci est formé par les rhabdomères des diverses cellules visuelles, qu'elles soient contigues ou non ; chaque rhabomère est faite de microtubules de section hexagonale et porte le pigment photosensible.

un manchon pigmentaire de mélanine, qui isole l'ommatidie de ses voisines. Chez les espèces diurnes, cet isolement est total et chaque ommatidie fournit de l'espace visuel une image ponctuelle : un tel œil est dit " à apposition ". Chez les espèces nocturnes, le pigment est concentré au niveau du cône cristallin, et la lumière peut donc diffuser vers les ommatidies voisines : c'est l'œil dit " à superposition ". La résolution spatiale de cet œil est moins bonne, mais son seuil de détection plus bas est adapté aux faibles luminosités.

La vision est une forme de réception de la lumière : la photo réception c'est à dire d'aptitude à détecter les variations d'éclairement du milieu extérieur, suppose la formation d'une image et l'analyse des informations qu'elle contient.
Ces photorécepteurs comportent en général des cellules réceptrices, porteuses de photopigments décomposables par la lumière, et des cellules annexes, qui jouent l'un des trois rôles suivants :

- isolement de l'organe de toute source de lumière parasite par des pigments protecteurs, le plus souvent de la mélanine
- protection mécanique de l'organe, par exemple par les paupières, la cornée ou d'autres dispositifs ;
- focalisation des rayons lumineux pour la formation d'une image par la cornée et le cristallin.

De nombreux invertébrés réagissent à la lumière sans posséder de récepteurs différenciés ; des cellules nerveuses sont alors sensibles à la lumière.

Chez la plupart des invertébrés, les cellules photoréceptrices sont orientées de telle sorte que le site sensible à la lumière est dirigé vers la lumière incidente on dit que ces rétines sont directes.

Chez les invertébrés et notamment dans l'ocelle latéral de la balane la lumière provoque une dépolarisation de la membrane des photorécepteurs associée à une diminution de la résistance de la membrane par la suite d'une perméabilisation aux ions sodium.

L'œil composé d'un insecte est constitué de milliers d'organes visuels nommés ommatidies
La surface d'un ommatidie est une lentille hexagonale ( cristallin) surmontant une lentille conique (cône)
La lumière qui pénètre dans l'ommatidie est focalisée par ses lentilles jusqu'à une structure centrale appelée rhabdome où une image inversée se forme sur les cellules rétiniennes
Des cellules pigmentées entourant le rhabdome empêchent la lumière issue des autres ommatidie de pénétrer.
Des fibres du nerf optique transmettent l'information provenant de chaque rhabdome au cerveau qui synthétise à partir de ces données une image du monde extérieur.

Grâce aux cellules pigmentaires les ommatidies sont plus ou moins isolées, d'où deux types d'yeux composés (H) :

- L'œil donnant une vision par images accolées dont les ommatidies sont complètement isolées optiquement. Avantage : pouvoir séparateur élevé (chaque ommatidie reproduit un point lumineux se trouvant sur son axe optique) ; inconvénients : faible intensité lumineuse (petit diagramme dans le revêtement pigmentaire).
- L'œil donnant une vision pour images superposées à l'ommatidie incomplète et isolée. L'avantage de ce type qui prédomine chez les animaux nocturnes : images très lumineuses ; inconvenantes : images peu nettes. Vision par images accolées grâce à la migration des pigments (adaptation).

Par ailleurs, le monde des insectes est sans doute vide d'informations visuelles en absence de tout mouvement.
D'une façon générale, les cellules sensorielles présentent la caractéristique de répondre à des variations d'une stimulation plutôt qu'à son maintien.
Les yeux composés des insectes sont fixés puisque leurs facettes sont partie intégrante d'un squelette externe, rigide, la cuticule.
Chez les insectes ce sont les mouvements de la tête seule ou solidaire des déplacements du corps qui assurent ce balayage rétinien
Si les capacités perceptives et comportementales des insectes dépendent donc de beaucoup de leurs capacités de mouvement il est en revanche bien difficile de savoir si leur cerveau simule des actions. En particulier l'imagerie cérébrale n'est guère envisageable à l'heure actuelle, en raison de la petite taille des insectes.