Le sensazioni dolorose e non dolorose derivano da cambiamenti nel sistema nervoso centrale, a causa della denervazione di una parte del corpo. La sindrome dell'occhio fantasma è molto meno comune della sindrome dell'arto fantasma. Dopo l'amputazione di un arto, la percentuale dei pazienti che lamentano tale sindrome è estremamente variabile a seconda dei criteri diagnostici utilizzati; nel caso di perdita di un occhio, invece, è stata osservata la comparsa di dolore fantasma nel 26% dei pazienti, di sensazioni non dolorose nel 29% e di allucinazioni nel 31%.