斜視是由於控制眼球轉動的眼外肌發生問題，無法準確地把兩個眼球轉至相同方向注視目標，兩眼視軸不平行，造成斜視。因此，斜視手術主要是透過「收緊」和「放鬆」控制眼球轉動的肌肉，增強兩眼的協調。眼外肌和眼球的接駁位置處於眼表薄薄的結膜之下，把肌肉接駁點重新定位可使其拉力放鬆，而縮短肌肉則可加強拉力使其收緊。
手術會在全身麻醉下進行，可為單眼或雙眼做手術，醫生會用眼瞼擴張器將眼睛撐開，於球結膜開一小切口，將眼肌與眼球表面分離，再根據斜視度數，適度放鬆或拉緊相關的眼外肌，最後利用可溶解縫線將眼外肌固定，使眼球可正常轉動並回復正確位置。斜視手術風險低，很少出現影響視力的併發症。術後眼白位置會有點紅腫，約二至四星期逐漸散退；有些小朋友可能會於術後初期出現重影，但當大腦慢慢適應後，大部分都會消失。總體來說，約八成的病人做一次手術便可以顯著改善斜視，有兩成病人則可能做完手術後仍有輕微剩餘斜視，大概5%的病人或需要第二次手術。
即使手術成功，術後仍須注意戴眼鏡矯正視力，部分病人要繼續做視軸運動練習，鞏固手術效果，減少斜視復發。至於最佳的手術時機，並沒有一個完全統一的說法，一般醫生較少為3歲以下的幼兒施行手術，一方面幼兒未能配合檢查，較難準確量度斜視度數，影響手術效果，另一方面，幼兒的眼球比較細小，也增加了手術的難度。比較例外的是，針對1歲前出現的先天性內斜視，研究指出若幼兒能於6至12個月大時矯正，效果會比2、3歲時才接受手術為佳。每個病人接受手術的最佳時間都不盡相同，必須由眼科醫生全面評估，再作建議。