角膜上皮由5~6层细胞组成，最表层为扁平形无角化。大部分表层上皮细胞表面的微绒毛由多糖蛋白质复合无覆盖，其与泪膜中的黏蛋白层相互作用，使角膜表面光滑，增加湿润，从而获得清晰视力。
角膜上皮是复层鳞状上皮，大约每天凋亡总数的1/7可以通过基底细胞的有丝分裂来补充。子细胞从基底层向上移动，逐渐分化成翼状细胞，最后分化成表面细胞。这些细胞之间通过桥粒连接，并且通过缝隙连接与较高的细胞交流，尤其在翼状细胞层缝隙连接较多见。
角膜上皮有死分裂和角膜缘的基底细胞想角膜迁移而成。这些细胞向心一动速度约为每周120μm。
环境变化、疾病、外伤等都可以打乱角膜上皮细胞的平衡，使角膜上皮的屏障、屈光和透光功能被破坏。细胞迁移是角膜上皮愈合的主要过程，角膜上皮受伤后，附近的细胞随之变形，开始以阿米巴运动向创面移动，横过暴露的基底膜，形成新的单层上皮，覆盖缺损区。损伤后创缘附近的上皮细胞的分裂机能暂时受到抑制，上皮缺损处及其附近由于上皮移动而变薄，数周至数月后变薄的区域可因细胞分裂而被填平增厚，恢复到5~6层上皮细胞层的正常状态。小的上皮缺损，可在24小时内修复；面积较大时，所需时间较长。当整个角膜表面的上皮细胞被刮除时，其愈合过程是角膜缘的结膜细胞通过有丝分裂和阿米巴运动来修复和覆盖角膜上皮的缺损处。
基底细胞迁移发生在损伤后5小时，以60~80μm/h的速度迁移到伤口周围，直到伤口愈合。在伤口愈合过程中，角膜上皮细胞的迁移包含了许多重排和合成过程。细胞迁移需要能量，伤口愈合边缘糖原合成酶减少。迁移过程需要钙，并且发现迁移受钙调节蛋白质抑制。完成细胞迁移这一过程。通过细胞信号识别，此时基底细胞桥粒连接消失，而纽带蛋白，110kD细胞质蛋白增加，集中位于伤口处细胞膜的粘着斑上，这样迁移的细胞可以再无桥粒连接存在的情况下仍粘附于基底膜。
上皮修复初期，细胞排列不整齐，细胞间的结合不紧密。上皮细胞基底膜、半桥粒也未完善，细胞与基底膜的连接还不牢固，很容易剥脱或被水肿所托起。一半在数周之后，上皮细胞才与基底膜牢固结合。由于上皮可以再生，单纯上皮损伤不留下瘢痕。
糖酵解是细胞迁移的主要能量来源。迁移过程中，肌动蛋白是必须的。钙调节蛋白参与许多与钙离子有关的细胞活动，其具体作用机制尚u清楚。上皮再生时蛋白质合成明显增加（包括糖蛋白），蛋白这存在形式发生变化。在细胞迁移过程中发现70kD蛋白，可能与迁移有关。
通常角膜上皮擦伤的愈合过程是很迅速且不均一的，然而也会发生持久的和复发的上皮侵蚀，这导致了对存进伤口愈合因子的研究。在上皮生长、粘着、分化过程中发现了各种因子，这些因子包括营养生长因子、纤维结合素、类维生素A等，但这些因子在人类疾病中的治疗作用尚未得到证实。