激光是通过原子受激辐射发光和共振放大形成的。原子具有一些不连续分布的能电子，这些能电子在最靠近原子核的轨道上转动时是稳定的，这时原子所处的能级为基态。当有外界能量传入，则电子运行轨道半径扩大，原子内能增加，被激发到能量更高能级，这时称之为激发态或高能态。
被激发到高能级的原子是不稳定的，总是力图回到低能级去。原子从高能级到低能级的过程称为跃迁。原子在跃迁时，其能量差以光的形式辐射出来，这就是原子发光，是自发辐射的光，又称荧光。
如果在原子跃迁时受到外来光子的诱发，原子就会发射一个与入射光子的频率、相位、传播方向、偏振方向完全相同的光子，这就是受激辐射的光。
原子被激发到高能级后，会很快跃迁回低能级，它停在高能级的时间称为原子在该能级的平均寿命。原子在外来能量的激发下，使处于高能级的原子数大于低能级的原子数，这种状态称为粒子数反转。这时，在外来光子的刺激下，产生受激辐射发光，这些光子通过光学谐振腔的作用产生放大，受激辐射越来越强，光束密度不断增大，形成了激光。
由上述激光原理可知，任何类型的激光器都要包括三个基本要素工：可以受激发的激光工作物质；工作物质要实现粒子数反转；光学谐振腔。
