Quando uma pessoa sofre uma pancada na cabeça, podem ocorrer pequenas fraturas no crânio que, em alguns casos, podem ocasionar uma hemorragia no cérebro. Essa hemorragia pode pressionar alguma região responsável por controlar os olhos, originando essa diferença nos tamanhos das pupilas. A anisocoria após trauma na cabeça pode representar uma urgência médica.

Em muitas pessoas, a enxaqueca pode afetar os olhos, e o ataque enxaquecoso pode provocar a dilatação de uma das pupilas (ou pupilas de tamanhos desiguais). Em alguns casos, ainda, ocorre também uma queda das pálpebras. Se a enxaqueca for a causa da anisocoria, geralmente o indivíduo apresenta sintomas típicos da doença, como enjoo e sensibilidade à luz e a ruídos.

Tumores que acometem o cérebro, dependendo da sua localização, podem causar pressão sobre uma determinada região do órgão e alterar o tamanho das pupilas.

O acidente vascular cerebral (AVC), assim como o tumor cerebral, dependendo da região acometida, pode alterar o tamanho das pupilas. Se essa alteração for acompanhada de sintomas como formigamento ou sensação de desmaio ou fraqueza em um lado do corpo, deve-se procurar um atendimento de emergência.

A meningite é a inflamação das meninges, membranas que recobrem o cérebro. Além de causar sintomas como dor de cabeça intensa, febre e vômitos, ela também pode alterar o tamanho das pupilas.

Traumas e ferimentos nos olhos podem ser causados por alguma forma de acidente que a pessoa tenha sofrido, como perfuração por objetos pontiagudos, uma contusão nos olhos (como boladas), e que podem comprometer a estrutura do órgão e provocar, além de dificuldades na visão, anisocoria.

Cirurgia ocular, mesmo com a melhor técnica operatória, pode ocasionar alterações na íris e levar à anisocoria. Isso pode resultar em uma pupila mais dilatada ou de tamanho diminuído e, por vezes, de formato irregular. Cirurgias de catarata, de glaucoma e de retina são alguns exemplos de procedimentos que podem resultar em anisocoria.

A síndrome de Horner se caracteriza por uma queda discreta da pálpebra — chamada ptose — e pela pupila de tamanho menor no mesmo olho. Essa condição pode estar relacionada a diversos fatores, como AVC, esclerose múltipla, neuroblastoma, cefaleia em salvas, cirurgias, traumas e tumores na cabeça, no pescoço e no tórax, entre outros. Além da queda da pálpebra, a síndrome de Horner, quando é aguda, pode apresentar sinais, como olhos avermelhados e lacrimejamento. A síndrome de Horner aguda, quando associada à dor, requer atendimento médico em caráter de urgência.

Trata-se de uma condição em que uma das pupilas fica dilatada e não reage à luz. Na maioria das vezes, não tem uma causa e se deve a um distúrbio da parte do sistema nervoso que leva estímulos nervosos para o músculo esfíncter da pupila (sistema nervoso autônomo parassimpático). Manifesta-se na forma de anisocoria, embaçamento visual e fotofobia. Alguns casos podem precisar de investigação e tratamento.

O nervo oculomotor é responsável por comandar alguns músculos que realizam a movimentação dos olhos — além do principal músculo que faz a elevação da pálpebra superior — e carregar junto dele fibras que inervam o músculo esfíncter da pupila (responsável pela contração da pupila). Tumores, aneurismas e inflamações, entre outras causas, podem causar lesões do nervo oculomotor. Além da ptose, a disfunção do nervo oculomotor costuma deixar a pupila dilatada e o olho estrábico (desviado para fora).

Certas medicações podem entrar em contato com os olhos acidentalmente ou intencionalmente e causar anisocoria. Alguns exemplos são colírios comuns que branqueiam os olhos, medicamentos para tratar a depressão, adesivos que contenham escopolamina, usada para combater o enjoo, medicamentos para cólicas, remédios com descongestionantes, entre outros — além disso, algumas drogas, como a cocaína, e o contato com algumas plantas, como a beladona.