A bagoly szemek három fő részből állnak:a szaruhártya, a tanuló és az írisz. A szaruhártya a szem tiszta külső rétege, amely védi a belső szerkezeteket. A tanuló a szem közepén lévő fekete lyuk, amely lehetővé teszi a fény belépését. Az írisz a szem színes része, amely szabályozza a tanuló méretét.
A bagoly szeme többféle módon különbözik az emberi szemektől. Először is, a bagoly szemek sokkal nagyobbak, mint az emberi szemek. Ez szélesebb látóhelyet biztosít számukra, és lehetővé teszi számukra, hogy részletesebben láthassák gyenge fényviszonyok között. Másodszor, a bagoly szemének sokkal nagyobb tanulója van, mint az emberi szemek. Ez lehetővé teszi számukra, hogy több fényt engedjenek be, ami szükséges a sötét körülmények között. Harmadszor, a bagoly szemének egy speciális sejtrétege van, amelyet Tapetum lucidumnak hívnak. Ez a réteg tükrözi a fényt a szembe, ami elősegíti a retina elérő fénymennyiségének növelését.
Ezeknek a tulajdonságoknak a kombinációja kiváló éjszakai látást biztosít a baglyoknak. Képesek olyan fényszintekben látni, amelyek túl alacsonyak ahhoz, hogy az emberek láthassák. Ez lehetővé teszi számukra, hogy hatékonyan vadászhassanak éjszaka, amikor zsákmányuk a legaktívabb.