O estresse pode causar pupilas dilatadas se estimular o ramo simpático do sistema nervoso autônomo, que desencadeia uma resposta de luta ou fuga, de acordo com a Scientific American. O estresse também pode inibir o sistema parassimpático, que desencadeia o resto e as funções de digestão, e causam dilatação.
Eventos emocionais como o estresse causam respostas menores da pupila do que o reflexo à luz, observa a Scientific American. Geralmente, eventos cognitivos ou emocionais fazem com que as pupilas dilatem em menos de meio milímetro. A qualquer momento, o tamanho das pupilas reflete o equilíbrio do sistema parassimpático e autônomo, bem como o esforço mental exercido nas tarefas atuais.