双眼视觉(binocular、，ision)是指双眼协调、准确、均衡地同时工作，使某一物体反射的光线成像在视网膜，形成两个有轻微差异的物像，通过视觉通路传送至大脑，在皮质高级中枢进行分析、整合、加工，形成一个有三维空间深度感完整印象的过程。这也是立体视觉(stereopsis也称空间视觉、深度觉)形成的过程，有的学者将立体视觉独立描述，本章则将其涵盖在双眼视觉形成的不同阶段内。
双眼视觉是人类在发展进化过程中逐渐形成的，是对认识和适应环境的一种最高级的完善，低等动物两眼位于两侧，视神经完全交叉到对侧，没有双眼单视。而人的眼睛在进化中逐渐由头的两侧移向正前方，使两眼的视野得以最大限度的重合，两眼的视神经半数交叉到对侧，直到视皮质。1967年在猫的视皮质首次发现对视差敏感的双眼驱动细胞，随后的研究证实猫的视皮质细胞84％为对双眼传人冲动发生反应的双眼驱动细胞，位于视皮质的17和18区。而人类的双眼视觉的发育开始于出生后4个月，高峰在1~3岁之问，3~4岁立体视接近成人水平，通过反复的视觉锻炼直到5～6岁双眼视觉才逐渐发育成熟和完善。
人类观察认识客观世界，适应外界环境，要通过大脑高级中枢处理各感觉器官接受的外界信息，其中80％以上来源于视器官接收的视觉信号。然而，由此所感知的主观世界(视空间)并不能100％如实地反映客观物体(实际空间)的本来面目，比如下面的视错觉图6-1，由于与直线相交的斜线疏密不同，产生视觉误差看上去本来平行的两线条中间变凸。两条长度一样的线条，由于线条两端箭头的朝向不同，看起就感觉长短不一。又如本来凹凸不平的月球，我们看见的，却像一个圆盘。一方面，这是由于视系统的局限性，另一方面主观视空间要与实际空间保持相对的一致性，不但取决于视器结构和功能的正常与否，还取决于不同个体生理心理以及大脑认知水平的差异。
双眼视觉是人类最高级的视觉功能，正是因为形成了双眼视觉，人类才能更准确地获得外界物体形状、方位、距离等概念，才能正确判断并适应自身与客观环境间的位置关系。这种视觉认知方面的完善，对人类进行创造性的劳动和进化，起了极重要的作用。如现代社会中的汽车、航空驾驶；科技中各种仪器的灵活使用；显微外科的精细操作以及球类运动中的接、打、扑、扣等，都离不开完善的双眼视觉。双眼立体视觉是人类视觉系统的最佳三维成像，如同工程技术上根据视觉原理研究出目前最好的三维成像——激光全息术一样，双眼视觉(特别是立体视觉)的研究，随着近20年对脑科学研究的重视和深入，已超越了眼科界的范畴，成了国内外高科技研究的热门话题，这对人类社会现代化的发展进程将有巨大的促进作用。