Čištění pulzním laserem závisí na vlastnostech světelných pulzů generovaných laserem na základě fotofyzikální reakce způsobené interakcí mezi vysoko{0}}paprskem s vysokou intenzitou, krátkým{1}}pulsem laseru a vrstvou nečistot. Jeho fyzikální princip lze shrnout takto:
(a) Laserový paprsek emitovaný laserem je absorbován kontaminující vrstvou na povrchu, který má být ošetřen.
(b) Absorpcí vysoké energie vzniká rychle expandující plazma (vysoce ionizovaný, nestabilní plyn), vytvářející rázovou vlnu.
(c) Rázová vlna fragmentuje a odstraňuje nečistoty.
(d) Šířka pulzu musí být dostatečně krátká, aby se zabránilo hromadění tepla, které by mohlo poškodit ošetřovaný povrch.
(e) Experimenty ukazují, že plazma vzniká na kovových površích, když jsou přítomny oxidy.
Plazma se generuje pouze tehdy, když je hustota energie nad prahovou hodnotou, která závisí na úrovni odstraňovaného kontaminantu nebo oxidu. Tento prahový efekt je rozhodující pro účinné čištění při zajištění bezpečnosti podkladového materiálu. Existuje také druhý práh pro tvorbu plazmy. Pokud hustota energie překročí tento práh, materiál substrátu se poškodí. Aby bylo zajištěno účinné čištění při zachování bezpečnosti materiálu substrátu, musí být parametry laseru nastaveny tak, aby hustota energie světelného pulsu byla přesně mezi těmito dvěma prahy. Každý laserový pulz odstraňuje kontaminační vrstvu o určité tloušťce. Pokud je vrstva znečištění silná, je pro čištění zapotřebí více pulzů. Počet pulzů potřebných k vyčištění povrchu závisí na stupni znečištění povrchu. Důležitým důsledkem těchto dvou prahových hodnot je sebekontrola procesu čištění. Světelné pulzy s hustotou energie vyšší než první práh budou pokračovat v odstraňování kontaminantů, dokud nedosáhnou materiálu substrátu. Nicméně, protože jejich energetické hustoty jsou pod prahem poškození materiálu substrátu, substrát se nepoškodí.