Čišćenje pulsirajućim laserom oslanja se na karakteristike svjetlosnih impulsa koje generira laser, na temelju fotofizičke reakcije uzrokovane interakcijom između zrake visokog-intenziteta, lasera s kratkim-pulsom i sloja onečišćenja. Njegov fizički princip može se sažeti na sljedeći način:
(a) Lasersku zraku koju emitira laser apsorbira sloj onečišćenja na površini koja se tretira.
(b) Apsorpcija visoke energije stvara plazmu koja se brzo širi (visoko ioniziran, nestabilan plin), generirajući udarni val.
(c) Udarni val fragmentira i uklanja onečišćenja.
(d) Širina impulsa mora biti dovoljno kratka kako bi se izbjeglo nakupljanje topline koje bi moglo oštetiti tretiranu površinu.
(e) Eksperimenti pokazuju da se plazma stvara na metalnim površinama kada su prisutni oksidi.
Plazma se stvara samo kada je gustoća energije iznad praga, koji ovisi o razini onečišćenja ili oksida koji se uklanja. Ovaj učinak praga ključan je za učinkovito čišćenje uz istovremeno osiguranje sigurnosti materijala podloge. Postoji i drugi prag za stvaranje plazme. Ako gustoća energije premaši ovaj prag, materijal podloge će biti oštećen. Kako bi se osiguralo učinkovito čišćenje uz održavanje sigurnosti materijala supstrata, parametri lasera moraju se prilagoditi tako da gustoća energije svjetlosnog pulsa bude strogo između ova dva praga. Svaki laserski impuls uklanja sloj onečišćenja određene debljine. Ako je sloj onečišćenja debeo, za čišćenje je potrebno više impulsa. Broj impulsa potrebnih za čišćenje površine ovisi o stupnju onečišćenja površine. Važna posljedica dvaju pragova je samo-kontrola procesa čišćenja. Svjetlosni impulsi s gustoćom energije većom od prvog praga nastavit će uklanjati kontaminante sve dok ne dođu do materijala supstrata. Međutim, budući da su njihove gustoće energije ispod praga oštećenja materijala supstrata, supstrat se neće oštetiti.