Kolmas aivohermo on okulomotorinen hermo, joka on suurelta osin vastuussa suurimmasta osasta silmän liikkeitä. Erityisesti se ohjaa ylemmän silmäluomen kohoamista; silmien liike ylös-, alas- ja sivusuunnassa; silmien kierto; linssin paksuuntuminen; ja pupillien laajentuminen. Kolmannen aivohermon vaurio tai halvaus johtaa yhden tai näiden liikkeiden yhdistelmän menettämiseen.
Kolmas aivohermo ulottuu anteriorisesta mesencephalonista tai keskiaivoista. Siinä on kaksi ydintä: okulomotorinen ydin, joka löytyy ylemmästä colliculusista, ja Edinger-Westphal-ydin, joka sijaitsee silmän motorisen ytimen takana. Jokainen tuma hermottaa erillisen joukon lihaksia, jotka osallistuvat silmien liikkeisiin.
Silmänmotorinen ydin hermottaa suurimman osan silmien liikkeisiin osallistuvista lihaksista. Se ohjaa levator palpebrae superiorista, joka on lihas, joka siirtää ylemmän silmäluomen ylöspäin. Se ohjaa myös useita lihaksia, jotka liikuttavat itse silmämunaa: ylä-, keski- ja alasuoralihaksia sekä alempia viistolihaksia.
Kun kolmas kallohermo hermottaa, ylempi suoralihas pyörittää silmämunaa ylöspäin ja auttaa intorsiossa tai kiertymisessä kohti kehon keskiviivaa. Mediaaalinen suoralihas puolestaan on pääasiallisesti vastuussa kiertymisestä. Kolmannen kallohermon inferior rectus-lihas ohjaa silmämunan alaspäin suuntautuvaa kiertoa sekä puristamista ja sieppausta, jotka molemmat siirtävät silmän pois kehon keskiviivasta. Alempi vino lihas auttaa silmämunan puristamisessa, sieppaamisessa ja ylöspäin suuntautumisessa.
Kolmannen aivohermon toinen ydin, Edinger-Westphal-ydin, ohjaa kahta pientä liikettä silmämunassa. Se hermottaa sulkijalihaksen papilleja, mikä säätelee pupillien laajentumista. Se vastaa myös akkomodaatiorefleksistä, jossa silmän liike, linssin muoto ja pupillien koko säätyvät samanaikaisesti, jotta silmä voi keskittyä lähellä olevaan kohteeseen.
Ainoat kaksi orbitaalista silmälihasta, joita kolmas kallohermo ei hermota, ovat lateraalinen suoralihas ja ylempi vino lihas. Näitä kahta lihasta ohjaavat muut parilliset hermot: abducens-hermo ja trochleaarinen hermo, vastaavasti. Sivusuora lihas kiertää silmää poispäin kehon keskilinjasta; ja ylempi vino lihas auttaa silmän sisään-, ulos- ja alaspäin kiertämisessä.
Kolmannen aivohermon vaurioituminen voi johtaa halvaukseen, joka tunnetaan nimellä okulomotorinen hermohalvaus. Vaurion vakavuudesta riippuen yksi silmä ei ehkä pysty liikkumaan nykyisestä asennostaan tai molemmat silmät eivät voi liikkua nykyisestä asennostaan. Täydellinen hermon vaurioituminen johtaa silmämunan pysyvään pyörimiseen alaspäin, sairastuneen pupillin laajentumiseen ja roikkuvaan silmäluomeen.