Fisiologicamente, o nistagmo é um reflexo que ocorre durante a rotação da cabeça para estabilizar a imagem. O reflexo é dividido em duas fases, uma rapida e uma lenta. A fase lenta é para compensar a rotação da cabeça e a fase rápida é para resetar o movimento (caso contrário o olho iria atingir a borda da órbita e se manteria la enquanto durasse o movimento rotacional). A fase lenta é gerada pelo sistema vestibular enquanto a fase rápido responde a sinais do tronco cerebral.

El nistagmo está asociado a un mal funcionamiento en las áreas cerebrales que se encargan de controlar el movimiento. Pero no se comprende muy bien la naturaleza exacta de estas anomalías.

Los pacientes con nistagmo a menudo ponen la cabeza en una posición no normal para mejorar su visión, anulando lo más posible el efecto que produce el movimiento de los ojos.