La motilitat ocular mesura el moviment espontani i coordinat dels ulls, detectant les possibles desviacions en el paral·lelisme binocular (estrabisme o heterotropia) i permet diagnosticar el dèficit de convergència, l'ambliopia (ull gandul) o la diplopia (visió doble).

Normalment, els dos ulls es mouen de forma paral·lela i això permet al cervell composar una imatge tridimensional. Quan els ulls no estan ben alineats, les imatges que rep el cervell són massa diferents i no es poden fusionar, donant lloc a una doble imatge (diplopia). Per a evitar aquesta doble visió, el cervell ha de suprimir una de les dues imatges, la de l'ull desviat, i això ocasiona una pèrdua gradual de visió d'aquest ull (ambliopia estràbica). El resultat d'eliminar una de les dues imatges és una pèrdua de la visió tridimensional, i per tant de la percepció de profunditat.