我们在知觉几何图形时，眼睛总在沿着图形的轮廓或线条作有规律的扫描运动。当人们扫视图形的某些特定部分时，由于周围轮廓的影响，改变了眼动的方向和范围，造成取样的误差，因而产生各种知觉的错误。根据这种理论，垂直一水平错觉是由于眼睛作上下运动比作水平运动困难一些，人们看垂直线比看水平线费力，因而垂直线看起来长一些。同样，在缪勒一莱尔错觉中，由于箭头向外的线段引起距离较大的眼动，箭头向内的线段引起距离较小的眼动，因此前者看上去长一些。
眼动实验的原理主要是：目前热门的视线追踪技术，主要是基于眼睛视频分析（VOG，Video oculographic）的“非侵入式”技术，即用摄像机将眼睛运动录下来再通过图像分析判断视线落点，且传感器与用户没有直接接触。有些采用此类技术的仪器可以允许用户自由活动，如Tobii的X60/120和T60/120系列的裸机，但有时也会通过一些方式限定用户的活动范围，比如要求用户把下巴放在固定的支架上，以获得更准确的数据。
我们知道，用户的视线在移，眼球也在转动，所以要推算出用户的视线方向，就得在眼睛图像中找到某种在眼球转动时也保持不变的特征，并计算其与瞳孔中心（其中心线即视线方向）间的向量关系。
