กระจกตาของมนุษย์มีห้าชั้น (อาจมีหกชั้นหากรวมชั้นของ Dua ด้วย) ^{[ 9 ]}กระจกตาของไพรเมตชนิด อื่น มีห้าชั้นที่ทราบ กระจกตาของแมว สุนัข หมาป่า และสัตว์กินเนื้อชนิดอื่นมีเพียงสี่ชั้น^{[ 10 ]}จากด้านหน้าไปด้านหลัง ชั้นของกระจกตาของมนุษย์มีดังนี้:

1. เยื่อบุผิวของกระจกตา : เป็นชั้น เนื้อเยื่อบุผิวหลายเซลล์ที่บางมาก(เยื่อบุผิวแบบแบนเรียงตัวเป็นชั้นที่ไม่สร้างเคราติน) ประกอบด้วยเซลล์ ที่เจริญเติบโตเร็วและสร้างใหม่ได้ง่าย และคงความชุ่มชื้นด้วยน้ำตา ความผิดปกติหรืออาการบวมของเยื่อบุผิวของกระจกตาจะรบกวนความเรียบของส่วนติดต่อระหว่างอากาศและฟิล์มน้ำตา ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของกำลังการหักเหแสงทั้งหมดของดวงตา ส่งผลให้ความคมชัดในการมองเห็นลดลง เยื่อบุผิวของกระจกตาต่อเนื่องกับเยื่อบุผิวของเยื่อบุตา และประกอบด้วยเซลล์ประมาณ 6 ชั้น ซึ่งจะหลุดลอกออกอย่างต่อเนื่องในชั้นที่เปิดโล่งและสร้างใหม่โดยการแบ่งตัวในชั้นฐาน
2. ชั้นของโบว์แมน (หรือที่รู้จักกันในชื่อเยื่อจำกัดด้านหน้า ): เมื่อกล่าวถึงแทนเยื่อฐานใต้เยื่อบุผิว ชั้นของโบว์แมนเป็นชั้นที่แข็งแรงประกอบด้วยคอลลาเจน (ส่วนใหญ่เป็นเส้นใยคอลลาเจนชนิดที่ 1)ลามินินไนโดเจนเพ อ ร์เลแคนและ HSPG อื่นๆ ที่ปกป้องสโตรมาของกระจกตา เมื่อกล่าวถึงในฐานะหน่วยที่แยกต่างหากจากเยื่อฐานใต้เยื่อบุผิว ชั้นของโบว์แมนสามารถอธิบายได้ว่าเป็นบริเวณที่ไม่มีเซลล์และหนาแน่นของสโตรมาส่วนปลาย ซึ่งประกอบด้วยเส้นใยคอลลาเจนที่จัดเรียงแบบสุ่มแต่ถักทอแน่นเป็นหลัก เส้นใยเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์และยึดติดกัน ชั้นนี้มีความหนา 8 ถึง 14ไมโครเมตร (μm) ^{[ 11 ]} และไม่มีหรือบางมากในสัตว์ที่ไม่ใช่ไพรเมต ^{[ 10 ] [ 12 ]}
3. สโตรมาของกระจกตา (หรือซับสแตนเซียโพรเพรีย ): ชั้นกลางที่หนาและโปร่งใส ประกอบด้วยเส้นใยคอลลาเจนที่เรียงตัวอย่างสม่ำเสมอพร้อมกับเคราโตไซต์ ที่เชื่อมต่อกันอย่างเบาบาง ซึ่งเป็นเซลล์สำหรับการซ่อมแซมและบำรุงรักษาทั่วไป ^{[ 11 ]}พวกมันขนานกันและซ้อนทับกันเหมือนหน้าหนังสือ สโตรมาของกระจกตาประกอบด้วยเส้นใยคอลลาเจนชนิดที่ 1 ประมาณ 200 ชั้น แต่ละชั้นมีความหนา 1.5-2.5 ไมโครเมตร สโตรมาคิดเป็นสัดส่วนถึง 90% ของความหนาของกระจกตา ^{[ 11 ]} มีทฤษฎี 2 ข้อเกี่ยวกับวิธีที่กระจกตาโปร่งใสเกิดขึ้น:
   1. การจัดเรียงโครงสร้างตาข่ายของเส้นใยคอลลาเจนในสโตรมา การกระเจิงของแสงโดยเส้นใยแต่ละเส้นจะถูกหักล้างด้วยการรบกวนแบบทำลายล้างจากแสงที่กระเจิงจากเส้นใยแต่ละเส้นอื่นๆ^{[ 13 ]}
   2. ระยะห่างระหว่างเส้นใยคอลลาเจนที่อยู่ติดกันในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันต้องน้อยกว่า 200  นาโนเมตร จึงจะเกิดความโปร่งใสได้ (โกลด์แมนและเบเนเดก)
4. เยื่อเดสเซเมต (หรือเยื่อจำกัดด้านหลัง ): ชั้นบางๆ ที่ไม่มีเซลล์ ทำหน้าที่เป็นเยื่อฐานที่ดัดแปลงของเยื่อบุผิวของกระจกตา ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของเซลล์ ชั้นนี้ประกอบด้วยเส้นใยคอลลาเจนชนิด IV เป็นหลัก มีความแข็งแรงน้อยกว่าเส้นใยคอลลาเจนชนิด I และมีความหนาประมาณ 5-20 ไมโครเมตร ขึ้นอยู่กับอายุของผู้ป่วย ด้านหน้าของเยื่อเดสเซเมตจะมีชั้นที่บางและแข็งแรงมาก คือชั้นดูอา ซึ่งมีความหนา 15 ไมครอน และสามารถทนแรงดันได้ 1.5 ถึง 2 บาร์ ^{[ 14 ]}

5. 

   เยื่อบุชั้นในของกระจกตา : เป็น ชั้น เซลล์แบนหรือ ทรง ลูกบาศก์ บางๆ หนาประมาณ 5 ไมโครเมตร ประกอบด้วยเซลล์ที่มีไมโทคอนเดรียจำนวนมาก เซลล์เหล่านี้มีหน้าที่ควบคุมการขนส่งของเหลวและสารละลายระหว่างช่องน้ำหล่อเลี้ยงลูกตาและช่องเนื้อเยื่อกระจกตา ^{[ 15 ]} (คำว่าเยื่อบุชั้น ในในที่นี้ เป็นคำที่ไม่ถูกต้อง เยื่อบุชั้นในของกระจกตาถูกอาบด้วยน้ำหล่อเลี้ยงลูกตา ไม่ใช่เลือดหรือน้ำเหลืองและมีต้นกำเนิด หน้าที่ และลักษณะที่แตกต่างจากเยื่อบุหลอดเลือด ) ต่างจากเยื่อบุผิวของกระจกตา เซลล์ของเยื่อบุชั้นในไม่สามารถสร้างใหม่ได้ แต่จะยืดออกเพื่อชดเชยเซลล์ที่ตาย ซึ่งจะลดความหนาแน่นของเซลล์โดยรวมของเยื่อบุชั้นใน ส่งผลต่อการควบคุมของเหลว หากเยื่อบุชั้นในไม่สามารถรักษาสมดุลของของเหลวได้อย่างเหมาะสม จะเกิดการบวมของเนื้อเยื่อกระจกตาเนื่องจากของเหลวส่วนเกินและการสูญเสียความโปร่งใสในภายหลัง ซึ่งอาจทำให้เกิดอาการบวมน้ำที่กระจกตาและรบกวนความโปร่งใสของกระจกตา ทำให้ภาพที่เกิดขึ้นบกพร่อง ^{[ 15 ]}เซลล์เม็ดสีม่านตาที่สะสมอยู่บนเยื่อบุชั้นในของกระจกตาบางครั้งอาจถูกชะล้างให้เป็นรูปแบบแนวตั้งที่ชัดเจนโดยกระแสน้ำในลูกตา ซึ่งเรียกว่า Krukenberg's Spindle

กระจกตาเป็นเนื้อเยื่อที่ไวต่อความรู้สึกมากที่สุดชนิดหนึ่งของร่างกาย เนื่องจากมีเส้นประสาทรับความรู้สึกหนาแน่นผ่านทางเส้นประสาทไตรเจมินัลส่วนจักษุโดยผ่าน เส้นประสาท ซิลิอารีที่มีความยาว 70–80 เส้น งานวิจัยชี้ให้เห็นว่าความหนาแน่นของตัวรับ ^ความเจ็บปวดในกระจกตามากกว่าผิวหนัง 300–600 เท่า และมากกว่าเนื้อเยื่อในฟัน 20–40 เท่า [ ^{16 ]}ทำให้การบาดเจ็บใดๆ ต่อโครงสร้างนี้เจ็บปวดอย่างมาก^{[ 17 ]}

เส้นประสาทซิลิอารีวิ่งอยู่ใต้เยื่อบุชั้นในและออกจากตาผ่านรูในสเคลราแยกจากเส้นประสาทตา (ซึ่งส่งสัญญาณเฉพาะทางสายตาเท่านั้น) ^{[ 11 ]}เส้นประสาทเข้าสู่กระจกตาผ่านสามระดับ ได้แก่สเคลรา เอพิสเคลรา และคอนจังติวัลกลุ่มเส้นประสาทส่วนใหญ่แตกแขนงออกเป็นเครือข่ายในสโตรมา ซึ่งเส้นใยจะไปเลี้ยงบริเวณต่างๆ เครือข่ายทั้งสาม ได้แก่ เครือข่ายกลางสโตรมา เครือข่ายใต้เยื่อบุผิว/ใต้ฐาน และเครือข่ายเยื่อบุผิวบริเวณรับสัญญาณของปลายประสาทแต่ละเส้นมีขนาดใหญ่มากและอาจทับซ้อนกันได้

เส้นประสาทกระจกตาของชั้นใต้เยื่อบุผิวจะสิ้นสุดใกล้กับชั้นเยื่อบุผิวชั้นนอกของกระจกตาในรูปแบบเกลียวลอการิทึม^{[ 18 ]}ความหนาแน่นของเส้นประสาทเยื่อบุผิวจะลดลงตามอายุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากอายุ 70 ​​ปี^{[ 19 ]}

ส่วนประกอบทางแสงเกี่ยวข้องกับการสร้างภาพกลับหัวที่ลดขนาดลงบนเรตินา ระบบแสงของดวงตาประกอบด้วยพื้นผิวไม่เพียงแค่สองแต่สี่พื้นผิว—สองพื้นผิวบนกระจกตา สองพื้นผิวบนเลนส์ รังสีจะหักเหเข้าหาเส้นกลาง รังสีที่อยู่ไกลออกไปเนื่องจากมีลักษณะขนานกันจึงมาบรรจบกันที่จุดหนึ่งบนเรตินา กระจกตายอมให้แสงผ่านได้ในมุมที่กว้างที่สุด น้ำในช่องหน้าลูกตาและน้ำวุ้นตามีดัชนีหักเห 1.336-1.339 ในขณะที่กระจกตามีดัชนีหักเห 1.376 เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของดัชนีหักเหระหว่างกระจกตาและน้ำในช่องหน้าลูกตาค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงที่ส่วนต่อประสานระหว่างอากาศกับกระจกตา จึงมีผลต่อการหักเหที่น้อยมาก โดยทั่วไปคือ -6 ไดออปเตอร์^{[ 11 ]}กระจกตาถือว่าเป็นเลนส์เมนิสคัสบวก^{[ 20 ]}นกและกิ้งก่าบางชนิด และปลาชนิดหนึ่งที่รู้จักกันดี ก็มีกระจกตาที่สามารถโฟกัสได้เช่นกัน^{[ 21 ]}

เมื่อเสียชีวิตหรือผ่าตัดเอาตาออก กระจกตาจะดูดซับน้ำหล่อเลี้ยงลูกตา ทำให้หนาขึ้นและขุ่นมัว ความโปร่งใสสามารถกลับคืนมาได้โดยการนำไปไว้ในห้องอุ่นที่มีการระบายอากาศดีที่อุณหภูมิ 31  °C (88  °F ซึ่งเป็นอุณหภูมิปกติ) เพื่อให้น้ำหล่อเลี้ยงลูกตาไหลออกจากกระจกตาและทำให้กระจกตาโปร่งใส กระจกตาจะดูดซับน้ำหล่อเลี้ยงลูกตาและหลอดเลือดขนาดเล็กของขอบกระจกตา แต่ปั๊มจะขับน้ำหล่อเลี้ยงออกทันทีที่เข้าไป เมื่อพลังงานไม่เพียงพอ ปั๊มอาจทำงานล้มเหลวหรือทำงานช้าเกินไปจนไม่สามารถชดเชยได้ ทำให้เกิดอาการบวม ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเสียชีวิต แต่สามารถนำตาที่ตายแล้วไปไว้ในห้องอุ่นที่มีน้ำตาลและไกลโคเจนซึ่งโดยทั่วไปจะช่วยให้กระจกตาโปร่งใสได้อย่างน้อย 24 ชั่วโมง^{[ 11 ]}

เยื่อบุชั้นในของกระจกตาทำหน้าที่ควบคุมการสูบฉีดเลือด และดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ความเสียหายต่อเยื่อบุชั้นในนี้จะร้ายแรงกว่า และเป็นสาเหตุของความขุ่นมัวและอาการบวม เมื่อเกิดความเสียหายต่อกระจกตา เช่น ในกรณีติดเชื้อไวรัส คอลลาเจนที่ใช้ในการซ่อมแซมจะไม่เรียงตัวอย่างเป็นระเบียบ ทำให้เกิดเป็นจุดขุ่นมัว (ลูโคมา)

หากเนื้อเยื่อชั้นสตromaของกระจกตาเกิดความขุ่นมัว ความผิดปกติ หรืออาการบวมที่ส่งผลต่อการมองเห็นอย่างมีนัยสำคัญ สามารถทำการปลูกถ่าย กระจกตาจากผู้บริจาคที่เสียชีวิตแล้ว ได้ เนื่องจากกระจกตาจากผู้บริจาคที่เสียชีวิตแล้วไม่มีหลอดเลือด จึงมีปัญหาเรื่องการปฏิเสธกระจกตาใหม่ น้อยมาก

เมื่อจำเป็นต้องใช้กระจกตาสำหรับการปลูกถ่าย เช่น จากธนาคารดวงตา ขั้นตอนที่ดีที่สุดคือการนำกระจกตาออกจากลูกตา เพื่อป้องกันไม่ให้กระจกตาดูดซับน้ำหล่อเลี้ยงลูกตา^{[ 11 ]}

ทั่วโลกกำลังประสบปัญหาการขาดแคลนกระจกตาที่บริจาค ซึ่งส่งผลให้การปลูกถ่ายกระจกตาเป็นไปได้ยากในหลายพื้นที่ทั่วโลก จากการศึกษาในปี 2016 พบว่ามีผู้พิการทางสายตา 12.7 ล้านคนที่ต้องการการปลูกถ่ายกระจกตา แต่มีกระจกตาเพียง 1 ชิ้นต่อความต้องการ 70 ชิ้น^{[ 33 ]}หลายประเทศมีรายชื่อผู้รอรับการผ่าตัดปลูกถ่ายกระจกตาเป็นเวลานานหลายปีเนื่องจากการขาดแคลนกระจกตาที่บริจาค^{[ 34 ] [ 35 ]}มีเพียงไม่กี่ประเทศเท่านั้นที่มีกระจกตาที่บริจาคเพียงพอต่อความต้องการในท้องถิ่นโดยไม่ต้องมีรายชื่อผู้รอรับการผ่าตัด ได้แก่ สหรัฐอเมริกา อิตาลี และศรีลังกา^{[ 33 ]}