激光清洗的起源，有兩個層面，其工藝原理也包含其中。
一在于材料本身的物化特性需要一種較為地高效地清洗方式。
現代的物品生產制造和存貯乃至使用過程中，工件表層附著物與基材之間的結合影響了工件的外觀和后續相關工藝（如焊接），在一些組件質量和可靠性的標準之下，運用外力去除是非常有必要的。
不管運用何種去除方式，都需要解除基材和附著物由于共價鍵/雙偶極子/毛細作用/氫鍵/吸附力/靜電力等各種結合力帶來的阻礙。
由于物體表面附著物的成分和結構復雜，激光清洗的作用機理各不相同。一般來說，主要有光氣化、光剝離和光振動等幾種理論模型。光振動是其中較為典型的一種。其機理過程可見以下示意圖。
其過程可以做以下描述：
用快速而集中（高頻高能）的脈沖以極大的功率沖擊工件表面使其殘留物氣化揮發，或瞬間受熱膨脹而克服表面對粒子的吸附力，使其脫離物體表面，進而達到清洗的目的。
其步驟如下：
※ 激光器中產生的激光束被需要處理的工件表面上的附著層吸收；
※ 大能量的吸收形成膨脹力的等離子體（高度電離的不穩定氣體），產生沖擊波；
※ 沖擊波使附著層發生微小爆裂、粉碎、脫離，變成碎片并被處理；
在這個過程中，激光器產生的光脈沖的特性，基于有高強度的光束、短脈沖激光以及污染層之間的相互作用所導致的光物理反應（激光照射在材料上，材料分子會吸收激光分子能量發生躍遷形成分子運動，產生熱能，當材料分子熱能聚集達到其氣化閥值時，材料分子脫離原先位置使得分子鏈斷裂，最終將材料在激光吸收位置分為兩個部分）。
大部分的激光清洗過程可見下圖
一般來說，附著物與基材對特定激光的吸收效應差別不大時，可以采用光振動方式。
特定的單個脈沖能去除一定厚度的污染層，較厚的污染層需要多個脈沖的激光束；
同時激光束的能量密度低于基底材料的破壞閥值是十分重要的，否則在清洗的過程中由于高度集中的光斑分布能量會造成基底材料在外觀和原本的物化特性上的改變。
激光清洗產生的第二個層面在于和幾大傳統清洗方式的對決中脫穎而出，表現較為搶眼。
我們知道，機械摩擦清洗、化學腐蝕清洗、液體固體強力沖擊清洗、高頻超聲清洗是傳統的四大清洗方式。激光清洗和他們的一些對比項目可以參見下表。
從上表中可以看出，與傳統清洗方法相比，激光清洗是一種”綠色”的清洗方法。
在效果（干凈無殘留且不傷基材）、效率（目前流行的脈沖式清洗方式使得符合一定特征要求的激光束能快速到達哪怕是幾平方毫米范圍的區域并完成一個通常以秒為計的脈沖周期）、成本（無耗材、使用運營簡便）等三個指標以及現在流行的環保概念的執行上都有自己的優勢。
從目前來看，激光清洗工藝用來清洗有機或無機的污染物如金屬銹蝕/漆層/氧化層/微粒/灰塵/油污等較為常見。
列舉一些已成形并具備一定市場規模的激光清洗的典型應用：
輪胎/食品模具、印刷滾筒、石化/船舶/航天/軌道交通、樓宇外墻（如城市涂鴉）/文物保護（如石雕、青銅器、玻璃、紙張、布面、皮質、壁畫等）、電路板/半導體晶圓片/元器件針腳去氧化層等微電子行業的除銹除塵除雜和精密零件加工制造中的精確去酯去油清洗等領域。
當然隨著現代激光光源技術的發展（有更高效率和更符合既定材料的吸收特征和時空加工特性等）和材料應用的發展，更多的清洗應用將會出現。
展開來講，激光清洗具有以下典型特征：
※ 能清除的污物類型和適用的工件基材十分廣泛，甚至也能做激光毛化/粗糙化/硬化/合金化的工藝（加強后續工藝的粘合度以及改進材料的硬度），有極大的市場潛力；
※ 無化學藥劑造成的成本上升和使用過程中的環境污染和人身傷害。
激光清洗模式下的廢料基本上都是固體粉末（部分由于激光束的高溫性能成為氣體自行蒸發）同時無接觸工作方式無應力反應造成的工件表面損傷；
※ 激光可以通過光纖傳輸，與機器手和機器人相配合，一來方便地實現遠距離操作，能清洗傳統方法不易達到的部位，這在一些危險的場所使用可以確保人員的安全； 二來也可以方便地實現自動化精準操作，提高工效和產能；
※ 除了光纖傳輸的優勢，本設備的高度集成特性也能與各種機械電子自動化系統配合良好，使得激光清洗效率高，節省時間。如可在短短30分鐘內洗凈模具（視模具規格和污染情況而定）
總體來說，激光清洗的效果可測量、可重復，且過程環保，能夠實現自動化。這些優勢再加上光源技術的不斷改進以產生具體一定特征激光束適應更多應用場合以及設備各類生產環節上的成本下降使得激光清洗機的市場日益擴大。
1）按照工件基材和清洗層對應的較佳吸收激光光譜段，選擇好激光波長以及相關特性如光譜的光斑大小、線寬、輸出穩定性等-也就是激光器選型工作；
2）清洗層厚度、工效要求（如日清洗面積）以及清洗環境決定的光源功率大小、穩定性和復雜環境下的適應能力/保護措施等；
3）工件形狀、清洗表面狀態、激光束作用距離和操作方式等決定的設備結構考慮，比如較遠距離/不方便移動的工件需要對傳輸光纖的長度和穩定性提出較高的要求；清洗層的對焦方式會影響設備外光路結構設計如手持式的出光是水平出光還是垂直出光/清洗頭的放置方式是手持式還是固定式（如夾持于機械手臂上）；
4）使用的環境條件。比如戶外的供電要求，高低溫和濕度較大的環境下對設備的保護和出廠前的準備工作等。
