La partie antérieure de l'il est une cavité en forme de D dans laquelle le cristallin et l'iris (partie colorée de l'il) forment la paroi rectiligne, alors que la cornée (surface de l'il) forme la paroi incurvée. Une glande située derrière la paupière supérieure remplit cette cavité d'un liquide clair (humeur aqueuse), qui approvisionne la partie avant de l'il en oxygène et en nutriments et la maintient gonflée. Un approvisionnement constant de liquide est produit; celui-ci s'écoule à travers de petites ouvertures situées derrière la paupière inférieure, appelées réseau trabéculaire.
Dans les cas du glaucome, le liquide est produit normalement, mais le réseau trabéculaire ne peut l'éliminer, à cause d'une obstruction ou pour autre raison. La pression du liquide s'accroît dans l'il, ce qui comprime le nerf optique (le nerf qui relie l'il au cerveau). L'approvisionnement en sang des cellules nerveuses est alors progressivement réduit, et les cellules finissent par mourir. Les nerfs externes sont atteints en premier et la vision est généralement perdue en commençant par les extrémités, pour ne laisser qu'une « vision en tunnel »
et entraîner progressivement la cécité. Souvent, les personnes ne remarquent pas ce phénomène, qui ne s'accompagne généralement pas de douleur, et le glaucome peut donc être assez avancé lorsqu'il est décelé. Selon la Glaucoma Foundation des États-Unis, seulement une personne sur deux qui souffre de cette maladie en est consciente.
Les types de glaucomes sont classés selon l'obstruction qui empêche le drainage du liquide :
Le glaucome primaire à angle ouvert est la forme la plus courante de glaucome en Amérique du Nord et touche environ 1 personne sur 100. Les personnes d'origine africaine y sont plus particulièrement sensibles. La maladie apparaît généralement chez les personnes de plus de 50 ans. Le réseau trabéculaire apparaît normal à l'examen, mais effectue mal le drainage. Certains chercheurs pensent que l'efficacité des cellules est réduite en raison du vieillissement; d'autres croient que le défaut vient d'un trouble situé sous l'il ou s'explique par une autre cause. De toute façon, la pression s'accumule et le nerf optique commence à présenter une défaillance. Des taches aveugles apparaissent dans la vision périphérique, puis dans la région centrale de la vue. Ces dommages ne peuvent être réparés. Le glaucome primaire à angle ouvert s'aggrave progressivement s'il n'est pas traité.
Le glaucome à angle fermé est plus courant chez les personnes d'origine asiatique ou inuite, chez les femmes et chez les personnes hypermétropes. L'affection peut être chronique ou intermittente. Comme le réseau trabéculaire est situé dans un angle par rapport au D, entre l'iris et la cornée, tout ce qui fait gonfler l'iris ou le repousse vers l'avant peut refermer cet angle, ce qui bloque le réseau. Certaines maladies, comme le diabète ou l'uvéite (une affection inflammatoire de l'il), peuvent repousser l'iris vers l'avant. Le vieillissement tend également à épaissir le cristallin et l'iris, obstruant l'écoulement du liquide entre la cavité antérieure et la cavité postérieure de l'il. La pression s'accumule dans la cavité postérieure (partie principale du globe oculaire), ce qui repousse l'iris vers l'avant et referme le réseau trabéculaire.
Dans les cas de glaucome à pression normale, la pression de l'il est comprise dans les limites normales, mais le nerf optique subit quand même des dommages. Il semble qu'une mauvaise perfusion sanguine du nerf optique le rende plus vulnérable. Une pression légèrement supérieure à la moyenne peut alors l'endommager.
Le glaucome pigmentaire touche principalement les jeunes personnes myopes. L'iris, qui est concave en cas de myopie, frotte contre la couche pigmentaire qui donne à l'il sa couleur. Des fragments de pigment se détachent et obstruent le réseau trabéculaire, augmentant ainsi la pression. Le syndrome d'exfoliation, qui est plus courant chez les personnes de race blanche après l'âge de 50 ans, est un trouble analogue. Des fragments de matière blanche apparaissent sur le cristallin avant de tomber et obstruer le réseau. Le syndrome d'exfoliation n'entraîne pas nécessairement un glaucome, mais augmente de six fois le risque de développer la maladie.
Le glaucome traumatique est le résultat d'une blessure à l'il qui apparaît souvent bien des années après l'événement.