L'eterocromia negli esseri umani esiste, ma è un fenomeno poco comune (David Bowie è forse uno dei pochi esempi noti a tutti), che si verifica in circa l'1% della popolazione; può essere associata a patologie oculari (come la sindrome di Waardenburg) o traumi, ma normalmente è un evento benigno di origine genetica.

Una volta si credeva che il colore degli occhi dipendesse da un solo gene, ma studi di genetica hanno rivelato che il colore degli occhi è poligenico, cioè dovuto all'interazione di diversi fattori. In generale, il colore è determinato dalla quantità di melanina presente nell'iride, che la pigmenta. Se la quantità di pigmento è scarsa o nulla gli occhi sono blu, mentre nel caso opposto gli occhi assumono una colorazione marrone. La melanina è anche responsabile della colorazione della pelle: questo è il motivo per cui persone con pelle molto chiara tendono ad avere occhi chiari, mentre persone di carnagione più scura hanno occhi scuri. I bambini, in particolare, mostrano fino a circa tre anni di età occhi di colore chiaro, poichè la produzione di melanina non è sufficiente da poter fornire il colore finale.

Quando si ha una quantità di melanina diversa all'interno dell'iride dei due occhi si può verificare il caso di eterocromia.

L'eterocromia è visibile in alcuni casi anche all'interno di una sola iride, se le singole cellule producono quantità differenti di pigmento. In questo caso si parla di mosaicismo somatico. Questo fenomeno deriva dal fatto che gli organismi multicellulari (come gli esseri umani) sono originati da una singola cellula. Quindi, ogni cellula ha all'interno lo stesso patrimonio genetico. Tuttavia, se una mutazione che influenza la produzione di melanina colpisce una cellula che originerà cellule dell'iride di un occhio, ma non le cellule dell'altro occhio, le due iridi saranno eterocromatiche.