雷射器發出的激光輻射，具有高定向性、高單色性、高相幹性、高亮度性以及可調諧等特點，從而突破瞭以往所有普通光源和普通光輻射的種種局限性，引起現代各種光學應用技術的革命性進展。
工業上的應用 利用鐳射的高亮度和高定向性的特點，可以把激光輻射能量集中在較小的一定空間範圍內，從而獲得比較大的光功率密度，產生幾千度到幾萬度以上的高溫；在此高溫下，任何金屬和非金屬材料都會迅速熔化或者者汽化，因此可利用激光進行多種特殊的非接觸特種加工作業。目前比較成熟的應用有激光打孔、激光焊接、激光切割、激光劃片、激光表面處理和激光印刷、激光信息存儲等。
在化學工業中，利用激光的高亮度、高單色性和可調諧等特點，可以對特定的化學反應進行控制，從而實現光學催化、光學聚合、光學合成、光學提純和光學分離等過程。目前，利用激光分離同位素的研究工作已經取得瞭很大的進展。利用激光合成各種特殊的化學物質，在技術上也取得不少的成功。
在大型裝備和建築施工中，激光準直與定向技術有廣泛而富有成效的應用。例如，利用氦氖激光器制成的激光指向儀、激光鉛直儀、激光水準儀和激光經緯儀等，在大型船舶制造、大型建築和築路施工、管道和電纜鋪設以及隧道開鑿和礦井掘進等工程中，應用效果都很好。
農業、生物學和醫學上的應用 在農業方面，利用激光輻射作用可達到選擇和培育優良品種的目的。利用激光還可以研究植物從發芽直到成熟結籽的各種基本過程以及光合作用的基本機理；研究病蟲害的發生發展規律及防治方法，各種農副產品的保管方法；此外，還可以利用激光遙測對農作物產量進行估算和預報等。
在醫學領域，隨著激光技術的出現，一種新型的以激光為基礎的醫療和診斷手段得到瞭迅速的發展，激光治療的方式包括輻照、燒灼、汽化、焊接、光刀切割以及光針針炙等。目前，除瞭臨床治療外，激光還可作為研究醫學和生物學課題的有效工具。例如研究激光作用到人或動物體上引起的各種生物學效應；利用激光來研究細胞的組成、分裂、生長和轉化等，從而可加深人們對新陳代謝、遺傳和發育等生命基本過程的理解。此外，借助於激光技術還可以制成各種新型診斷和測量分析儀器，如激光顯微光譜分析儀、激光掃描顯微鏡、激光顯微解剖刀、激光血球計數儀等裝置，可在醫學和生物學研究中發揮出特殊的效用。
激光通信 激光是一種光頻波段的相幹電磁波輻射，因此自然可以利用激光作為光頻電磁載波而傳遞各種信息。激光通信的原理與普通的無線電通信相類似；所不同的是，無線電通信是把聲音、圖像或其他信號調制到無線電載波上發送出去，而激光通信則是把聲音、圖像或其他信息調制到激光載波上發送出去。激光通信的優點主要是：傳送信息容量大、通信距離遠、保密性高以及抗幹擾性強。激光通信可分為地面大氣通信、宇宙空間通信和光學纖維通信等幾大類。
在較好的地面氣候條件下，可以實現幾十公裡至上百公裡間的定點激光通信；但是激光束一旦受到大氣中雲、雨、霧、煙塵等因素的影響就會發生衰減和起伏擾動，從而使通信距離和通信質量都受到較大限制。為從根本上克服激光地面大氣通信的上述缺點和限制，世界上很多國傢在發展激光纖維通信方面作瞭很大努力，並已取得瞭可喜的成果。在這種通信系統中，載有通信信息的激光束沿著直徑小於 0.1毫米的優質光學纖維波導傳輸，因而從根本上排除瞭大氣中各種衰減和幹擾因素的影響。
在地球大氣層外的宇宙空間，激光束基本上不受任何衰減和幹擾影響，因此可實現極遠距離間的定向通信聯系。人造衛星和宇宙飛船之間的激光通信系統正在研制過程中。
利用激光的高定向、高亮度以及可沿空間不同方向和不同位置進行精細掃描的特性，人們可實現激光傳真通信，即把圖片、文件、樣本、字跡等信息，通過激光束的掃描作用而轉變為被調制瞭的電信號發送出去，在接收端通過解調制作用和顯示設備，再把所傳送的圖像信號復現出來。激光傳真技術可應用於書寫電話、書寫電報以及報紙、文件、樣本等圖像文字信息的快速遠距離傳輸。在電視和錄像技術中，可利用定向的激光束掃描代替定向的電子束掃描，從而實現高空間分辨、高保真的圖像顯示；此外還可利用紅外激光掃描而在黑暗環境中拍攝電視或進行錄像。
最近幾年，基於定向激光束掃描記錄和掃描檢測的原理，人們還制成瞭商品化的視頻錄像盤，利用一張普通唱片大小但卻是特制的塑料膜盤，可記錄約一小時左右的電視節目或錄像節目；然後借助激光檢測設備，可把塑料膜盤錄下的節目隨時在電視機上復映出來。
激光雷達和激光精密測量 盡管現代無線電和微波雷達已發展到非常完善的程度並已取得十分明顯的成就，但在某些情況下，它們仍存在一定的局限性和不足。這主要表現在雷達系統的測距與方位測量精度受到脈沖寬度和載波波長等因素的限制；由於受到地面假回波影響而不能很好地探測地面和低空目標；此外，普通雷達還很容易受到各種電磁幹擾和核爆炸等因素的幹擾。
激光技術出現後，利用高亮度、高定向性和脈沖持續時間十分短的激光束來代替普通雷達的微波或無線電波射束，可以大幅度提高測距和測方位精度。激光雷達與測距的另一個優點，是可以不受地面假回波影響而測量各種地面和低空目標，從而填補瞭普通雷達的低空盲區空白。此外，激光雷達與測距完全不受各種電磁幹擾，不但使目前已有的各種雷達幹擾手段完全失效，而且還可突破諸如導彈再入彈頭周圍等離子體層的屏蔽作用，或者核爆炸產生的電離雲的幹擾作用。
為瞭以較高的精度測量較小的距離或物體的長度，就必須采用光學幹涉測長方法。在激光技術出現以前，普通幹涉測長方法受到所使用的普通光源單色性的限制，最大量程不超過一米左右，最小的測量誤差也隻能達到零點幾微米左右。但若采用激光幹涉測長技術，量程范圍在原則上可擴大到幾百米到幾十公裡以上，而測長的精度可成千上萬倍地改善。
在計量標準方面，利用單色性和頻率穩定性極高的特殊激光器系統，還可建立起以激光為基礎的長度、時間和頻率的國際新標準。比如，用單色和穩頻精度為10-13量級的激光器作為光頻計時標準，它在一年長時間裡所給出的計時誤差不超過一微秒，大大超過瞭目前采用的微波頻段原子鐘的計時精度。
展望 激光在上述各方面的中小型應用，一般都已取得肯定的成效，並不同程度地進入瞭使用推廣和發展完善階段。下面，將進一步介紹正處在探索或研究發展階段的重大的激光應用項目。這些項目如果最終獲得成功，將會引起現代科學技術的一些新的重要突破；因此，受到世界技術先進國傢的極大重視，並投入瞭較多的人力和物力。
首先是激光輻射武器的研制問題。一般認為，輸出能力極強的激光器裝置，在原則上可以發展成為激光輻射武器，用來摧毀敵方的彈道導彈、巡航導彈、戰略轟炸機以及軍用衛星等高速飛行目標。在某些情況下，還可以用激光輻射來幹擾和破壞敵方的軍事偵察衛星、紅外制導導彈、紅外偵察和監視等武器和裝置中的光學導航設備或關鍵的光敏元件，從而使這些武器和裝置失靈。
其次是激光在原子能科學技術中的應用。激光技術出現後，人們發現，利用鈾的不同同位素在激光作用下可呈現出不同物理或化學反應的特性，能夠巧妙地設計出以激光可調諧共振輻照作用為基礎的新型方法，從而有可能使同位素分離的程序和相應的程序大為簡化，分離成本降低，而效率大為提高。因此，激光分離同位素的研究工作，引起許多國傢的重視，有可能引起原子能技術的新發展。激光聚變可參見慣性約束聚變。
由於激光在宇宙空間定向傳輸過程中的光能損耗很小，故傳輸到極遠的距離外仍可有效地發生作用。宇宙航行和空間技術中，除瞭可以用於通信、導航和自動控制等方面外，還可以考慮用激光在宇宙空間中傳送能量，或者直接用它作為星際航行的動力。人們已經提出利用強激光的光壓、光熱、光化學反應或者光子反沖效應來推動光子火箭或激光動力宇宙飛船的設想。
激光技術的出現，不但促進瞭應用技術學科的發展；而且還將極大地促進現代物理學、化學、天文學、宇宙科學、生物學和醫學等一系列基礎科學的進展。非線性光學（或所謂強光光學）這一新興光學分支學科領域的出現與發展，就是激光技術對現代物理學發展所起促進作用的明顯實例。現在，利用激光可以作為一種強有力的技術手段，來產生像超高溫、超高壓、超高速、超高場強、超高密度、超高真空等一些極端物理條件，從而便於人們去發現一些新問題、新現象，並對一些已有的重大理論結論進行新的實驗和論證。例如，利用激光技術可以研究超光速運動問題和光子的靜止質量問題，從而有可能對狹義相對論進行更深入的研究；利用激光技術也有可能創造必要的條件，進行和廣義相對論有關的重大原理性實驗。此外，還可以利用激光技術來探討有關宇宙模型和星系結構這一范圍更加廣泛、意義更加深遠的重大科學課題。