Le cheval dispose d'un angle de vue de 340 degrés avec seulement deux angles morts situés exactement devant et derrière lui : sa vision lui permet de voir sur les côtés comme la cravache du cavalier, mais il ne voit pas une main posée directement sur son chanfrein ou si quelque chose lui est présenté au niveau de sa bouche. En contrepartie, les champs de vision de chaque œil ne se superposent que sur une bande étroite à l'avant.

Le cheval ne peut donc apprécier les distances que dans cette zone alors que dans les autres zones, il perçoit pour chaque œil une image différente. Cette conformation, courante chez les proies, permet une détection plus aisée des prédateurs.

L'acuité visuelle du cheval est moyenne ou médiocre pour certaines races. Ainsi, 75 % des chevaux de trait sont myopes. En revanche, lorsqu'il a les yeux baissés, le cheval a la capacité de voir aussi bien les objets proches du sol que ceux qui sont lointains grâce à la forme ovale de son cristallin. Il peut ainsi, tout en broutant, surveiller facilement son environnement à la recherche de prédateurs. La vision du cheval possède une fréquence de perception de 20 à 25 images par seconde, contre 15 à 18 pour l'homme. Cette caractéristique entraîne une meilleure faculté à percevoir les mouvements, et donc les prédateurs qui s'approchent.

Le cheval voit bien la nuit grâce au tapetum lucidum, couche réfléchissante qui couvre sa rétine. Présente chez tous les mammifères, elle est bien développée chez le cheval qui possède ainsi une vision nocturne dont les capacités sont proches de celle du chat. La pupille, qui peut s'ouvrir au fur à mesure que la lumière baisse, contribue également à ces performances. En contrepartie, la vision du cheval gère plus difficilement les transitions brusques de luminosité. Certains chevaux devenus aveugles peuvent tout de même vivre à peu près normalement : ils se font aider d'un congénère.