Su visión nocturna es muy superior a la de los humanos, aunque su visión durante el día es inferior. Esto es porque tienen 200 millones de células fotosensibles, llamadas bastones (¡nosotros sólo tenemos 120 millones!). Sin embargo el secreto en realidad es una membrana que se encuentra detrás de la retina, el tapetum lucidum, encargada de reflejar la luz no absorbida incrementando entre 30 y 50 veces la luz disponible de los fotorreceptores. Cuando sus ojos aparecen brillantes al sacarles una foto se debe a la interacción del flash de la cámara y esta membrana. Cuando la oscuridad es total los bigotes captan los imperceptibles cambios en el aire, lo que le permite caminar entre objetos que apenas ve.
En la oscuridad o la penumbra, sus pupilas se abren al máximo para recoger la mayor cantidad de luz posible, aunque de día éstas se contraen formando dos hilos verticales.
A pesar de tener una gran visión (una de las mejores de la naturaleza), los gatos no poseen demasiados conos (células fotosensibles encargadas de la visión en colores), no ven de forma nítida, y además sólo pueden captar algunos colores como el azul, el verde y tal vez el rojo, sin distinguir matices; aunque de noche sólo ven en blanco y negro.