瞳孔大小由副交感神經和交感神經系統的相互作用決定，前者支配虹膜收縮或後者支配虹膜擴張。虹膜受中樞神經系統輸入的控制，因為如光線，明視距離，警張和認知負荷等因素的影響而產生變化。瞳孔對光線（直接光線反射），或對近方的調節時，會進行收縮，瞳孔變成較小。瞳孔一致性收縮。 瞳孔擴張是由交感神經系統控制的放射狀肌肉細胞收縮引起的。交感神經系統直接作用於肌肉細胞周圍，並通過抑制Edinger-Westphal核起作用。心理感覺反應則通過交感神經系統傳播使瞳孔擴張。當由副交感神經系統控制的環狀肌肉收縮時，發生瞳孔收縮以回應光或調節大小。
昏迷時，醫師常用筆燈檢查患者的瞳孔大小，用以判別大腦受傷位置，監控病情。
