È generalmente causata da una lesione o dalla semplice irritazione degli organi che regolano la mobilità pupillare, oppure ancora da alterazioni del diaframma irideo. Si può avere anisocoria inoltre nell'emorragia meningea, nei tumori cerebrali, nelle meningiti, nell'encefalite epidemica, in alcune intossicazioni come l'alcolismo, nella sindrome chiamata pupilla di Adie.