Schielen kann, wie bereits erwähnt, zur seelischen Belastung bei Betroffenen führen. Gerade solchen Patienten wird oft eine Schieloperation der Augenmuskeln empfohlen. Die Schieloperation am Auge kommt zudem in Betracht, wenn der Schielwinkel so groß ist, dass ein beschwerdefreies beidäugiges Sehen nicht möglich ist. Oder wenn die Brillenverordnung und die Okklusionsbehandlungen nicht ausreichend sind, um das Schielen zu beseitigen. Außerdem spielen, insbesondere im Erwachsenenalter, kosmetische und psychosoziale Erwägungen eine Rolle für die Durchführung einer Schieloperation am Auge. Latentes Schielen, das in der Regel mit einer geringen Fehlstellung der Augen verbunden ist, kann das Gehirn tolerieren. Bei vielen Kindern ist aber eine Schieloperation am Auge nötig. Allerdings wartet man so lange, bis das Kind die Brille verlässlich trägt und mit beiden Augen gleich gut sieht. Wenn Kinder allerdings erst spät mit dem Schielen beginnen, wird meist sehr schnell eine Schieloperation eingeleitet. Denn wird ein seit der Kindheit bestehendes Schielen erst im Erwachsenenalter entdeckt, lässt sich an der Sehschwäche des schielenden Auges in der Regel kaum noch etwas ändern. Die Schieloperation am Auge erfüllt dann nur noch kosmetische Zwecke. Eher selten tritt im Kindesalter das Lähmungsschielen auf. Auch hier wird nach Ermittlung der Ursachen oft zu einer Schieloperation am Auge geraten.
Vor der Schieloperation am Auge misst der Arzt in Voruntersuchungen die Größe des Schielwinkels in verschiedene Richtungen. Außerdem wird die Beweglichkeit der Augen analysiert sowie die Fähigkeit des beidäugigen Sehens. Durch einen Prismentest wird das Auge ausfindig gemacht, welches in der Schieloperation operiert werden muss und ebenso, wie die Augenmuskeln zu stärken bzw. zu schwächen sind.
Wird die Schieloperation in Vollnarkose durchgeführt, sollte der Patient mindestens sechs Stunden vor der Anästhesie keine Mahlzeiten und keine trüben Flüssigkeiten mehr zu sich nehmen. Zwei Stunden vor der Anästhesie darf er auch keine klaren Flüssigkeiten mehr einnehmen. Des Weiteren sollte der Patient am Tag der der Schieloperation nicht mehr rauchen und, wenn möglich, auf Medikamente verzichten. In jedem Fall sollte eine Medikamenteneinnahme am Tag der Schieloperation mit dem Anästhesisten rechtzeitig abgesprochen werden.
Das Ziel einer jeden Schieloperation ist es, die Stellung des Augapfels so zu verändern, dass keine Doppelbilder mehr entstehen und das kosmetische Problem der verdreht erscheinenden Augen nicht mehr besteht. Dies geschieht durch Korrekturen an den äußeren Augenmuskeln während der Schieloperation. Jedes Auge besitzt sechs Muskeln an den Seiten des Augapfels, um es in die verschiedenen Richtungen zu lenken. Bei der Schieloperation am Auge versucht der Operateur, durch Versetzen oder Verkürzen bestimmter Muskeln, die Augen parallel zu stellen. Allerdings ist es nicht möglich, die Muskeln unbegrenzt zu versetzen, deswegen ist es manchmal nötig, mehrere Schieloperationen durchzuführen. Das heißt, dass es manchmal notwendig ist, auch eine Schieloperation am gesunden Auge durchzuführen. Der Operateur öffnet während der Schieloperation die Bindehaut, um einen Zugang zur Außenseite des Augapfels zu schaffen, wo sich die Augenmuskeln befinden. Dann verkürzt oder verlagert er Muskeln, je nach Art des Schielens, um das Gleichgewicht wieder herzustellen. Durch die Schieloperation am Auge wird nur die Fehlstellung der Augen beseitigt, nicht die Sehschwäche. Außerdem bewirkt eine Schieloperation am Auge nicht immer eine Verbesserung des räumlichen Sehens. Bei manchen Patienten kann es vorkommen, dass die Schieloperation wiederholt werden muss, wenn das Ergebnis unzureichend ist. Bei Kindern erfolgen Schieloperationen am Auge in der Regel in Allgemeinnarkose, während bei Erwachsenen eine örtliche Betäubung meist ausreicht. Die Schieloperation erfolgt am äußeren Auge, was bedeutet, dass das Auge weder herausgenommen noch eröffnet wird.