У звезды Сименса черные лучи на белом фоне сбегаются от периферии к центру. Если четкость зрения неидеальна, то, не доходя до центра, лучи расплываются и начинают перекрываться между собой. На очень коротком участке они могут как бы слиться с фоном. Однако по мере дальнейшего продвижения к центру лучи вдруг снова оказываются четко видны. При этом изображение превращается как бы в свой негатив. На месте черного луча оказывается белый фон, а на месте белого фона - черный луч. По ходу лучей подобная инверсия может происходить несколько раз.

Люди с хорошим зрением могут наблюдать этот эффект, если поднесут картинку очень близко к глазам. На большом же расстоянии от картинки лучи для них будут сливаться в сплошную серую массу (из-за ограниченной разрешающей способности сетчатки). Если человек со стопроцентным зрением рассматривает приведенную картинку с пяти метров, то лучи начинают сливаться в точности на половине своей длины, т.е. когда до центра остается 2,5 см (при полной длине луча 5,0 см).

Звезда Сименса дает прекрасную возможность пронаблюдать, что острота зрения постоянно меняется, причем эти изменения отчасти подчиняются волевому конролю.

Если глаз астигматичен, то граница четкой видимости лучей представляет собой не окружность, а эллипс (или даже может иметь более сложную форму).