在睁眼的情况下，角膜所需要的氧气80%来自于外界空气，15%来自于角膜缘部血管，5%来自于房水。角膜表面的氧水平约为21%，氧分压为20．66kPa。在闭眼的情况下，角膜所需要的氧气70%来自于睑结膜血管，10%～15%来自于房水，10%～15%来自于角膜缘血管。角膜表面的氧水平约为7%，氧分压约为7．33kPa。空气和睑结膜血管提供的氧气并不能直接参与角膜的代谢，必须依赖泪液为媒介才能传递给角膜。

角膜的各项生理功能有赖于角膜在新陈代谢中产生的能量来维持，该种能量主要来自于角膜的葡萄糖代谢。而角膜的糖代谢与角膜的摄氧量有着极其密切的关系。葡萄糖在己磷酸葡萄糖激酶的参与下形成6－磷酸葡萄糖，然后根据角膜的氧代谢水平进入不同的代谢途径。在有氧情况下，葡萄糖通过有氧氧化途径分解为丙酮酸，进而彻底氧化为CO2和H2O。1mol 6－磷酸葡萄糖完全氧化成CO2和H2O时可净生成36mol的ATP，所以糖的有氧氧化是组织获得能量的主要方式。在氧供应不足的情况下，体内组织中的葡萄糖分解为丙酮酸，进而还原为乳酸的过程称为糖酵解。1mol 6－磷酸葡萄糖经糖酵解只能生成2mol的ATP，同时产生乳酸。可见在氧供不足的情况下，会导致组织能量供应的匮乏及乳酸的堆积，最直接的后果将是角膜的水肿和酸化，甚至影响到角膜上皮细胞的分裂。