laser（激光）一詞，是「Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation」的首字母縮寫，意為「受激輻射的光放大」。自從17世紀起，人們常常把光理解為連續的波，也就是以波浪在水中的方式，在空間中傳播。（這就是為什麼科學家們使用「波長」來描述光。）但愛因斯坦指出，也可以把光理解成粒子，並最終出現了「光子」一詞。光子就像光的小型封裝體，比原子還要小。
激光怎樣從光子中產生，可以用兩個關鍵概念來解釋。首先，從高中物理我們就知道，物理學家尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）提出了原子模型。簡單地說，每一個原子都由原子核及圍繞它在不同遠近軌道上旋轉的電子構成。如果一個電子處在靠近原子核的軌道上，它的能量低；如果處在遠離原子核的軌道上，它的能量高。（這些高能電子，就叫作處於「激發」態。）因此，每條電子軌道都跟不同的能量狀態相關。
大多數原子在大多數時間，聚集在低能內圈軌道（靠近原子核）的電子群落，都大於處在高能外圈軌道（遠離原子核）上的激發態電子群落。每當一個電子從高能軌道落入較低能量軌道上，就放出一個光子，這就叫作光輻射的自發發射。這種自發發射在正常光中隨機出現（比如典型的電燈泡當中）。
但用外部能量源（如電流或光束）轟擊原子，我們就能製造出有更多處在高能激發態電子的原子。此刻，處在激發態的電子群落大於處在低能軌道呈靜止態的電子群落。這種所謂的群數反轉（population inversion），就是理解激光的第一個關鍵概念。
第二個關鍵概念是刺激。在激光中，原子受到了外部能量源的人為刺激（更恰當的詞是「轟擊」），實現了群數反轉。
通常，原子遭能量轟擊，會釋放光子。轟炸已經存在群數反轉的原子，會導致大量光子的釋放，激光就是這樣。這些光子反過來又刺激附近的其他原子釋放更多的光子，於是一連串的光子被釋放出來。有一種提升這一過程的辦法，是用鏡子包圍釋放光子的原子，這樣，一旦它發射光子，光子擊中鏡子，反彈回存在群數翻轉的原子，擊中更多的原子，刺激它們釋放出更多的光子。「受激輻射的光放大」之名由此而來。
製造激光有多種方法。如果朝老師用的那種小激光筆（或者你電腦的CD驅動器）裡頭看，你會看到電池或電源形式的能量泵，提供電脈衝刺激。你還可以找到一枚小小的激光二極管，那是群數反轉發生的地方。典型的激光二極管由兩片部分導電的固體材料夾合而成。出於這個原因，它們叫作半導體。
兩片半導體之間有個小小的空間。一片半導體由一種存在相對盈餘的電子的材料製成；另一片則由存在相對短缺的電子的材料製成。群數反轉就要在這個夾心層裡產生。當特定頻率的電磁場穿過這兩片半導體施加刺激，觸發了光的放大級聯。兩片半導體夾層裡的鏡子捕捉到這些光子，增強光的級聯，接著以激光光束的形式投射出來。發射的光的精確頻率，可以通過調整能量泵入這一系統的頻率來控制。
第一套激光裝置，1960年由加利福尼亞州馬裡布市休斯研究實驗室的西奧多H.梅曼（Theodore H.Maiman）開發，發射的是熱激光。不到一年，熱激光就能用在手術中燒灼組織，取代手術刀了，到1963年，激光還用來摧毀實驗室動物身上的腫瘤。激光聲名遠播是在1964年，電影《鐵金剛大戰金手指》（Goldfinger）裡有一個場景：詹姆斯·邦德被綁在桌子上，雙腿大幅分開，一台熱激光器，看起來就像是發光的超大注射器，放射出一道細細的紅光對準他，威脅要把他劈成兩半：
金手指（對邦德特殊的高科技汽車不太動容）：我也有樣新玩具……你看到的是一台工業激光器，能發射一道非凡的光芒，大自然裡找不到。它可以投射在月球的一個點上。或者在更近的距離，割開固體金屬。我會給你展示一番……
邦德：你希望我發表點意見嗎？
金手指（喜滋滋地）：不，邦德先生，我只希望你去死。