Les noyaux du tronc cérébral de ces nerfs, comme dans certains schémas d'AVC du tronc cérébral tels que le syndrome de Foville.
Trajets de substance blanche reliant ces noyaux, comme dans l'ophtalmoplégie internucléaire, une constatation occasionnelle dans la sclérose en plaques.
Structures dorsales du mésencéphale, comme dans le syndrome de Parinaud.
Certaines parties du cortex cérébral (y compris les champs oculaires frontaux), comme dans les accidents vasculaires cérébraux.
Envenimation toxique par les mambas, les taipans et les kraits.
Une carence en thiamine peut provoquer une ophtalmoparésie chez les personnes sensibles ; cela fait partie du syndrome appelé encéphalopathie de Wernicke. La voie causale par laquelle cela se produit est inconnue. L'intoxication par certaines substances, comme la phénytoïne, peut également provoquer une ophtalmoparésie.