Il nervo oculomotore fornisce fibre motorie ai muscoli retto mediale, retto inferiore, retto superiore, obliquo inferiore ed al muscolo elevatore della palpebra. Contiene inoltre una componente parasimpatica per la muscolatura oculare intrinseca dello sfintere pupillare e del corpo ciliare. In caso di perdita completa della funzione, si avrà ptosi pressochè completa della palpebra superiore: la componente simpatica del muscolo elevatore (Müller) non è sufficiente a produrre un sollevamento. L’occhio si troverà in posizione abdotta (circa 30°) ed i tentativi di adduzione comporteranno deboli movimenti verso la posizione primaria. I movimenti lungo l’asse verticale sono invece pressochè completamente soppressi, fatta eccezione per un movimento inciclotorsionale determinato dal nervo trocleare, se conservato. La paralisi della muscolatura intrinseca determina midriasi e difetto dell’accomodazione. In caso di deficit subtotale del nervo si può avere un interessamento più o meno esclusivo della muscolatura estrinseca, la cosiddetta oftalmoplegia esterna (con risparmio pupillare), o un coinvolgimento prevalente della muscolatura intrinseca, come nell’oftalmoplegia interna.