Osnovno načelo laserskega čiščenja temelji na dejstvu, da ko visokoenergetski laserski žarek zadene kovinsko površino, plast rje ali onesnaževalci veliko lažje absorbirajo specifično valovno dolžino laserja kot spodnja kovinska podlaga. Ko impulzni laser deluje s površino, plast rje hitro absorbira energijo in se segreje, kar sproži toplotno raztezanje, uparjanje ali plazemske udarne valove, ki povzročijo, da se loči od podlage in se odstrani. Ta proces zahteva natančen nadzor gostote laserske energije, da ostane pod pragom poškodbe substrata; drugače je lahko ogrožena kovinska površina.
Kar zadeva strukturo opreme, je laserski čistilni stroj sestavljen predvsem iz laserskega vira, optičnega prenosnega sistema, skenirajočega galvanometra, krmilnega sistema in pomožne hladilne enote. Laserski vir je glavna komponenta, ki določa izhodno valovno dolžino, širino impulza in konično moč; vrstični galvanometer nadzoruje pot in hitrost žarka po površini obdelovanca; in nadzorni sistem uravnava frekvenco impulzov, izhodno energijo in vzorce skeniranja, da se prilagodi različnim stopnjam rjavenja in različnim značilnostim substrata. Parametri, kot sta tlak curka in pretok vode – včasih omenjeni v specifikacijah opreme – niso neposredni operativni parametri samega postopka laserskega čiščenja, temveč se nanašajo na pomožne sisteme za zračno pihanje ali vodno hlajenje, ki se uporabljajo za odstranjevanje ločenih smeti ali hlajenje optičnih komponent, kar kaže, da oprema verjetno vključuje pomožne čistilne funkcije.
