Čištění pomocí laseru je založeno na tzv. laserové ablaci, při níž dochází k interakci čištěného materiálu s velmi silným světelným zářením. Při dopadu záření na materiál dochází k jeho absorpci a následně k rozbití kovalentních chemických vazeb v molekulách a k jejich rozpadu. Samotný podkladový materiál je při vhodném nastavení parametrů paprsek neabsorbuje ale odráží, nedochází tedy k předání energie a k norušení jeho povrchu.
Interakce laserového paprsku se znečištěným materiálem je doprovázena řadou fyzikálních procesů, především sublimací, tavením, odpařováním, rázovými vlnámi, akustickým efektem atd. Tyto jevy lze velmi efektivně využít v praxi při odstraňování různých nečistot z různých materiálů a dle různých požadavků. Vhodným nastavením jednotlivých parametrů pulsního laseru, jako je energie pulsu, jeho délka, frekvence, trajektorie světelného paprsku atd., lze volit např. mezi velmi intenzivním hrubým odstraněním nečistot, a nebo naopak šetrným čištěním, kdy je např. žádoucí zachování určité patiny u historických předmětů.