激光焊接可以通过连续或脉冲激光束来实现。激光焊接的原理可分为热传导焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105 W/cm2时为热传导焊接，焊接速度慢。当功率密度大于105~107 W/cm2时，金属表面在热量作用下凹陷成“空腔”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。

热传导激光焊接的原理是：待加工表面被激光辐射加热，表面热量通过热传导扩散到内部。通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等激光参数，使工件熔化形成特定的熔池。

齿轮焊接和冶金薄板焊接的激光焊接机主要涉及激光深熔焊。

激光深穿透焊接一般采用连续激光束连接材料，其冶金物理过程与电子束焊接非常相似，即能量转换机制由“键孔”结构完成。在足够高功率密度的激光照射下，材料蒸发并形成孔隙。这个充满蒸汽的小洞就像一个黑体，吸收了几乎所有的入射光束能量。空腔内的平衡温度约为2500，热量从高温空腔的外壁传递，熔化空腔周围的金属。气孔被光束照射下壁材连续蒸发产生的高温蒸汽充满，气孔的四壁被熔融金属包围，而液态金属被固态材料包围(在大多数常规焊接工艺和激光传导焊接中，能量首先沉积在工件表面，然后通过传输传递到内部)。孔壁外的液体流动和壁层的表面张力与孔腔内不断产生的蒸汽压力处于动态平衡。