眼球的交感神經節(jié)前纖維起自C8、T1～2節(jié)段側角，經胸及交感干上升至頸上神經節(jié)，交換神經元后，節(jié)后纖維經頸內動脈叢，再穿經睫狀神經節(jié)分布到瞳孔開大肌、Müller肌和血管，另有少部分交感纖維經睫狀長神經到達瞳孔開大肌。一側眼的交感神經損毀性病變時，出現瞳孔散大肌麻痹，因此引起瞳孔縮小，這也是此綜合征的主要體征和最常見表現。由于光反射傳導徑路不受損，故瞳孔雖縮小，但對光反應多無改變。同時由于Müller肌的麻痹，出現上瞼輕度下垂，眼裂變小。支配眼球的交感神經傳導經路的任何部位受損，均可引起Horner綜合征。但通常睫狀體交感中樞的病損，呈完全性Horner綜合征。而交感神經干(交感鏈)的病變，常常僅單獨表現為瞳孔縮小。