虹膜是眼睛的一部分，而虹膜中心有一圆形开口，称为瞳孔。这就犹如相机当中可调整大小的光圈，内含色素决定眼睛的颜色。日间光线较为强烈时，虹膜会收蹜，只使一小束光线穿透瞳孔，进入眼睛；当进入黑暗环境中，虹膜就会往后退缩，使瞳孔变大，让更多的光线进入眼睛，人的虹膜随光线变化不明显，但是猫就不一样了，有时可以缩成一条缝。
虹膜允许是任意眼色的，并且不影响视力。虹膜通常带有色素，人类虹膜中最常见的是褐色 (含黑褐色和棕色)与蓝色，另外还有绿色、灰色和琥珀色。如果没有色素细胞，猫眼看起来就是蓝色的；色素细胞数量较少，猫眼就呈绿色；色素细胞数量较多，猫眼就呈黄色或棕色。
折射作用也会影响猫眼睛的颜色。打个比方，一片玻璃从正面看过去，是透明的，而从侧面看过去就会发蓝或者绿，猫眼睛上的透明结构就像玻璃，也会发生这种现象。
虹膜异色症指两眼的虹膜呈现不同颜色的性状。虹膜异色在一些特定的猫品种身上是会比较常见，如白波斯猫，主要由于品种杂交所造成。