雷射是單一波長的高度集中的光束。對於每種光波長，不同的材料會以不同的量吸收、反射和透射該光。
雷射光束是一束非常高強度的單一波長或顏色的光。在一個典型的情況下 CO2 雷射，該波長位於光譜的紅外線部分，因此人眼看不見。當光束從產生光束的雷射諧振器穿過雷射切割機的光束路徑時，光束的直徑僅約 3/4 英吋。在最終聚焦到板上之前，它可能會被多個鏡子或“光束彎曲器”反射到不同方向。聚焦的雷射光束在撞擊板材之前穿過噴嘴的孔。流經此噴嘴孔的還有壓縮氣體，例如氧氣或氮氣。
高功率密度導致材料快速加熱、熔化以及部分或完全汽化。切割低碳鋼時，雷射光束的熱量足以啟動典型的「氧燃料」燃燒過程，雷射切割氣體將是純氧，就像氧燃料割炬一樣。切割不銹鋼或鋁時，雷射光束只是熔化材料，然後使用高壓氮氣將熔化的金屬從切口中吹出。
在 雷射切割機，雷射切割頭按照所需部件的形狀在金屬板上移動，從而將部件從板上切割下來。電容式 h8 控制系統可保持噴嘴末端和被切割板材之間的非常精確的距離。這個距離很重要，因為它決定了焦點相對於板表面的位置。將焦點從板材表面正上方、表面或表面正下方升高或降低會影響切割品質。
雷射切割機的工作原理是將雷射光束聚焦到一塊材料上。雷射功率如此之高，以至於當聚焦時，它會將待切割材料的溫度升高到足以在光束聚焦的小區域內熔化或汽化材料。通常，輔助氣體用於幫助將熔融材料從切割區域推出。對於切割金屬或膠合板等厚板材料尤其如此。
為了切割形狀，需要移動雷射頭，使用某種形式的龍門架將光束定位在新材料上，從而切割出一條線而不是一個小針孔。運動系統的類型包括齒條和小齒輪、滾珠螺桿和線性馬達。直線馬達最昂貴，但速度最快且最準確。齒條和小齒輪提供幾乎相同的速度和精確度，但價格較低。一些小型雷射愛好者也可能使用同步帶和步進馬達來移動雷射頭。在所有情況下，具有服務和編碼器回饋的系統都大大提高了 雷射切割系統，就像剛性框架一樣，隔絕振動。
對於雷射切割操作，選擇對要切割的材料具有高吸收性的波長非常重要。
當雷射能量直接照射到材料表面時，材料會吸收大量能量，從而迅速加熱到超過其熔化溫度並達到其降解溫度。
在降解溫度下，材料分解並分解。發生這種情況時，通常會釋放煙霧。
切口的邊緣可能被加熱到較低的水平並實際上熔化並重新形成。這實際上可以用作一種對纖維材料有用的密封機制，例如防止螺紋。
雷射切割機工作時，最好調整雷射角度，這樣切割過程中產生的煙霧就不會聚集在雷射光學器件上。此外，在切割（或焊接）高反射表面時，重要的是要防止雷射光束從表面反射並返回雷射光學元件，否則可能會損壞它們。
