与主司成像功能的另一部分视觉系统相反，它对物体光学特性检测的时间和空间分辨率均较低，主要负责对环境中总体光照强度变化的检测，促使机体活动水平与昼夜交替同步，适应环境的变化。非成像视觉系统调制的功能非常广泛，这些功能大多与机体生存繁衍密切相关，例如昼夜节律的形成，瞳孔对光反射，松果体褪黑素的释放，乃至睡眠与觉醒、情绪和生殖等。该系统的中枢部分位于多个脑区，例如视交叉上核和膝状体间小叶（均司昼夜节律）、橄榄顶盖前核（主司瞳孔反射）和腹外侧视前核（主司睡眠）等，均接受来自视网膜自感光神经节细胞（intrinsically photosensitive retinal ganglion cell; ipRGC）的直接投射。自感光神经节细胞是视网膜中负责对外界光照变化的信号进行编码，并传送至非成像视觉系统中枢部分的关键。

这类细胞区别于普通节细胞的重要特点是，其特异地表达一类光敏色素，即视黑质（melanopsin），本身对光敏感，因此在因遗传学突变而导致外层光感受器死亡，但内层视网膜得到保留的动物中仍可观察到基本完好的非成像视觉功能。与视杆细胞和视锥细胞的光敏色素相比，视黑质的光敏感度较低，反应较慢。视杆细胞和视锥细胞虽不是非成像视觉所必需的，但也将信号输出至自感光神经节细胞，提升了后者的光敏度，扩大了非成像视觉系统的光强检测范围。将自感光神经节细胞选择性地损毁后，非成像视觉功能完全消失，证明自感光神经节细胞是视网膜内对非成像视觉系统提供光信号的唯一输出神经元。