分离性垂直偏斜发病机制不是很明确，主要是双眼交替上斜视，眼球运动不遵循配偶肌定律，双眼运动呈分离状态引起的。
分离性垂直偏斜常双眼发病，可以为对称性，但更多情况表现为非对称性，表现为交替遮盖时被遮盖眼上飘，并且合并外旋转。去遮盖后，眼睛缓慢，回到注视位，且合并内旋转。
视远时，更容易暴露，可以合并先天性内斜视、眼球震颤、弱视和上斜肌功能亢进。头位侧转后交替遮盖时仍然有交替上飘现象，需要与单纯双眼下斜肌功能亢进进行鉴别。