Um laser funciona desde que se consiga excitar um número mínimo de elétrons de determinado material para um nível de energia superior, de modo a se obter uma inversão de população (quando existem mais elétrons excitados do que elétrons no estado fundamental). Quando isso ocorre, estimulam-se alguns elétrons a emitirem seus fótons, o que vai iniciar um efeito em cascata de modo que o fóton emitido por um elétron estimula o elétron seguinte a emitir outro fóton de igual comprimento de onda e fase, o que vai amplificando a emissão de feixes de luz de comprimento de onda definido e coerente.

​

Para que tudo isso funcione, entretanto, é necessária uma realimentação, ou seja, por certo tempo manter fótons emitidos, de forma estimulada, interagindo com outros elétrons. Isso é obtido com uma cavidade óptica, uma região do espaço em que se confina luz por algum tempo com o uso de espelhos altamente refletores e convenientemente alinhados que vão refletindo várias vezes os fótons. Num dos espelhos existe um pequeno orifício por onde alguns fótons depois de muitas vezes refletidos conseguem sair emitindo o feixe colimado de luz.