Oś astygmatyzmu opisuje orientację astygmatyzmu oka w stosunku do osi poziomej przez środek oka. Jest stosowany na receptach na soczewki korekcyjne w celu wskazania miejsca korekcji astygmatyzmu. Ta definicja osi astygmatyzmu dotyczy astygmatyzmu regularnego, ale astygmatyzm nieregularny może mieć wiele osi lub oś, która nie jest prostopadła, więc nie jest dokładnie opisana numerem osi na recepcie.
Astygmatyzm jest spowodowany nieprawidłowo ukształtowaną rogówką, która jest powierzchnią gałki ocznej. Normalna rogówka ma kształt kulisty, ale w oku z astygmatyzmem rogówka jest owalna lub podłużna. Podłużny kształt ma bardziej stromą krzywiznę w jednym kierunku niż w drugim, co powoduje, że światło skupia się inaczej w oku z astygmatyzmem. Oczy o normalnym kształcie skupiają światło na jednym punkcie z tyłu oka, ale oczy astygmatyczne skupiają się w dwóch płaszczyznach, które są do siebie prostopadłe. Oko próbuje skupić się na różnych odległościach w każdej płaszczyźnie, powodując nieostre widzenie.
Dwie płaszczyzny w astygmatyzmie mogą być pionowe i poziome, ale mogą być również ustawione pod kątem. Oś astygmatyzmu opisuje ten kąt za pomocą liczby z zakresu od 0 do 180°. Jeśli osie są pionowe i poziome, obie płaszczyzny znajdują się pod kątem 90 i 180 °. W normalnym astygmatyzmie płaszczyzny są zawsze oddzielone o 90 °.
W astygmatyzmie są dwie płaszczyzny, ale oś na recepcie ma tylko jedną liczbę, więc musi istnieć sposób, aby odróżnić, do której płaszczyzny odnosi się numer osi. Odbywa się to poprzez określenie różnicy mocy między dwiema płaszczyznami. Moc jest mierzona w dioptriach i wskazuje wymaganą siłę korekcji. Recepta korygująca astygmatyzm zawiera korekcję mocy dla krótkowzroczności lub dalekowzroczności, ale także moc oznaczoną jako cyl lub cylinder. Moc cylindra wskazuje różnicę mocy między dwiema płaszczyznami astygmatyzmu.
Oś astygmatyzmu wskazuje kąt płaszczyzny o mniejszej mocy. W przykładzie płaszczyzn 90 i 180, jeśli płaszczyzna 180 ma niższą moc, to oś astygmatyzmu ma wartość 180. I odwrotnie, jeśli płaszczyzna 90 ma mniejszą moc, oś to 90. W ten sposób, pojedyncza liczba opisuje zarówno kąt dwóch płaszczyzn, jak i płaszczyznę, która ma większą moc korekcyjną.