Trzecie oko, jeśli występuje, jest zawsze znacznie mniejsze niż główne oczy sparowane, a u żyjących gatunków jest zawsze pokryte skórą i zwykle nie jest łatwo widoczne zewnętrznie.
Oko ciemieniowe jest częścią epithalamus, które mogą być podzielone na dwie główne części; epiphysis (organ szyszynki, lub szyszynki, jeśli głównie endokrynne) i parapineal organ (często nazywany oko ciemieniowe, lub trzecie oko, jeśli jest fotoreceptywne). Oko ciemieniowe powstaje jako przednie wywinięcie szyszynki lub jako oddzielny wyrostek z dachu diencephalonu. U niektórych gatunków wystaje ono przez czaszkę. Oko ciemieniowe wykorzystuje inną biochemiczną metodę wykrywania światła niż komórki pręcikowe lub stożkowe w normalnym oku kręgowców.
Wiele najstarszych kopalnych kręgowców, w tym ostrakony, łożyskowce, krzyżowce, a nawet wczesne tetrapody, miało gniazdo w czaszce, które wydaje się mieć funkcjonalne trzecie oko. Gniazdo to pozostaje jako otwór między kośćmi ciemieniowymi nawet u wielu żyjących płazów i gadów, choć zniknęło u ptaków i ssaków.
Lampiry mają dwa oczy ciemieniowe, jedno, które rozwinęło się z narządu parapinealnego, a drugie z narządu szyszynki. Są one umieszczone jedno za drugim w centrum górnej powierzchni mózgoczaszki. Ponieważ minogi należą do najbardziej prymitywnych spośród wszystkich żyjących kręgowców, możliwe jest, że był to pierwotny stan wśród kręgowców i mógł pozwolić gatunkom żyjącym na dnie na wyczuwanie zagrożeń z góry.
Saniwa, wymarła jaszczurka varanid, prawdopodobnie miała dwoje oczu ciemieniowych, jedno, które rozwinęło się z narządu szyszynki, a drugie z narządu parapinealnego. Saniwa jest jedynym znanym szczękowym kręgowcem, który miał zarówno szyszynkę, jak i oko parapinealne. U większości kręgowców narząd szyszynki tworzy oko ciemieniowe, jednak u lepidozaurów powstaje ono z narządu parapinealnego. Sugeruje to, że Saniwa reewoluowała szyszynkę.