Khi cảm biến laser đang hoạt động, diode phát ra laser trước tiên nhắm vào mục tiêu để phát ra các xung laser. Ánh sáng laser bị phân tán theo mọi hướng sau khi bị mục tiêu phản xạ. Một phần của ánh sáng tán xạ quay trở lại bộ thu cảm biến và được chụp ảnh trên điốt quang tuyết lở sau khi được hệ thống quang học nhận được. Điốt quang tuyết lở là một cảm biến quang học có chức năng khuếch đại bên trong, do đó nó có thể phát hiện tín hiệu ánh sáng cực yếu và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện tương ứng. 　Phổ biến nhất là cảm biến phạm vi laser, có thể xác định khoảng cách mục tiêu bằng cách ghi và xử lý thời gian đã trôi qua từ khi một xung ánh sáng được gửi đến khi nhận được. Cảm biến laser phải đo thời gian vận chuyển cực kỳ chính xác vì tốc độ ánh sáng quá nhanh.

Yêu cầu quá mức đối với công nghệ điện tử là quá đắt để nhận ra. Nhưng các cảm biến phạm vi laser ngày nay đã khéo léo tránh trở ngại này, sử dụng một nguyên tắc thống kê đơn giản, đó là định luật trung bình để đạt được độ phân giải 1mm và có thể đảm bảo tốc độ phản hồi.