激光傳感器工作時，先由激光發射二極管對準目的發射激光脈沖。經目的反射后激光向各方向散射。局部散射光返回到傳感器接納器，被光學系統接納后成像到雪崩光電二極管上。

雪崩光電二極管是一種內部具有放大功用的傳感器，因而它能檢測極端微小的光信號，并將其轉化為相應的電信號。 常見的是激光測距傳感器，它經過記載并處置從光脈沖發出到返回被接納所閱歷的時間，即可測定目的間隔。

激光傳感器必需極端準確地測定傳輸時間，由于光速太快。

例如，光速約為3*10^8m/s，要想使分辨率到達1mm，則傳輸時間傳感器的電子電路必需能分辨出以下極短的時間:

0.001m/(3*10^8m/s)=3ps

要分辨出3ps的時間，這是對電子技術提出的過高請求，完成起來造價太高。但是往常的激光測距傳感器巧妙地避開了這一障礙，應用一種簡單的統計學原理，即均勻規律完成了1mm的分辨率，并且能保證響應速度。

應用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特性可完成無接觸遠間隔丈量。激光傳感器常用于長度、間隔、振動、速度、方位等物理量的丈量，還可用于探傷和大氣污染物的監測等。