Bei der Schieloperation wird die Fehlstellung eines Auges korrigiert. Beim Schielen, auch als Strabismus bezeichnet, ist das fixierende Auge auf das Sehobjekt gerichtet, das nicht fixierende (schielende) Auge weicht davon ab. Die Fehlstellung der Augen beim Schielen führt dazu, dass die beiden entstehenden Bilder soweit von einander abweichen, dass das Gehirn sie nicht mehr zu einem einzigen räumlichen Bild zusammenbringen kann. Dadurch entstehen störende Doppelbilder. Im Kindesalter wehrt sich das Gehirn dagegen, indem es das vom schielenden Auge übertragende Bild einfach ausschaltet. Ohne Therapie kommt es zu einer zunehmenden Sehschwäche des nichtbenutzten Auges, die dann schon im Schulalter meist nicht mehr rückgängig gemacht werden kann und lebenslang bestehen bleibt.

Bei der Schieloperation wird der Schielwinkel des erkrankten Auges chirurgisch korrigiert, bis die Augenachse parallel zum gesunden Auge gerichtet ist. Zu stark ziehende Augenmuskeln werden am Augapfel zurückgelagert, zu schwache Muskeln gestrafft. Dazu muss das Auge weder herausgenommen noch aufgeschnitten werden. Lediglich die leicht heilende Bindehaut des Auges wird aufgeschnitten, um an die Muskeln zu gelangen. Beim Lähmungsschielen wird der Gegenspieler des gelähmten Muskels geschwächt und der gelähmte Muskel entfernt oder gefaltet. Ziel ist es hier, dass der Patienten bei gerader Kopfhaltung keine Doppelbilder mehr sieht.

In manchen Fällen können mehrere Eingriffe notwendig sein, um die Fehlstellung des Auges zu beheben.

Eine sehr geringe Fehlstellung (latentes Schielen) der Augen wird vom Gehirn folgenlos toleriert. Bei etwa der Hälfte aller schielenden Kinder muss die Fehlstellung des Auges aber durch eine Operation behoben werden. Wird ein seit der Kindheit bestehendes Schielen erst im Erwachsenenalter entdeckt, lässt sich an der Sehschwäche des schielenden Auges in der Regel nichts mehr ändern. Die Operation hat dann nur noch kosmetische Gründe, das Sehvermögen lässt sich dadurch meist nicht mehr verbessern.
Eine besondere Form ist das eher beim Erwachsenen auftretende Lähmungsschielen, das durch eine plötzlich eintretende Lähmung von Augenmuskeln bedingt ist und sich durch Doppelbilder und eventuell Übelkeit und Erbrechen bemerkbar macht. Nach sorgfältiger Abklärung der möglichen Ursachen wird auch hier zu einer Operation geraten.