올빼미의 모습 가운데 가장 두드러진 곳은 바로 눈이다.

커다란 올빼미의 눈은 예로부터 지혜를 상징했고, 고대 그리스에서는 지혜의 여신으로 꼽히는 미네르바(Minerva)와 올빼미를 동격으로 생각했다.

올빼미의 눈은 정면을 향해서 넓은 양안시를 가졌고, 이는 물체를 입체적으로 볼 수 있게 해준다.
또한, 올빼미의 눈은 사람처럼 둥글지 않고 앞뒤로 길며 아래 위의 공막뼈(scleral bone)가 눈을 붙잡고 있어 눈알을 움직이지 못한다.

따라서 올빼미는 정면만 바라볼 수 있으며, 옆을 보려면 머리를 돌려야 되지만 올빼미는 사람의 2배가 넘는 14개의 경추를 갖고 있어서 아래 위는 물론 거의 거꾸로도 볼 수 있다.

또한, 올빼미는 밤눈이 밝으므로 낮의강한 빛에는 눈이 안 보인다고 알고 있지만, 올빼미의 동공은 조절능력이 탁월해 눈으로 들어오는 빛의 양을 적절히 조절할 수 있고, 제3의 눈꺼풀인 순막(nictitating membrace)을 갖고 있다. 순막은 대각선으로 열리고 닫히는데 이는 눈을 보호하는 기능과 함께 청결을 유지해준다.