激光除锈也就是激光清洗，其过程依赖于激光器所产生的光脉冲的特性，基于由高强度的光束、短脉冲激光及污染层之间的相互作用所导致的光物理反应。其物理原理可概括如下：

激光器发射的光束被需处理表面上的污染层所吸收；

大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体（高度电离的不稳定气体），产生冲击波；

冲击波使污染物变成碎片并被剔除；

光脉冲宽度须足够短，以避免使被处理表面遭到破坏的热积累；

实验表明当金属表面上有氧化物时，等离子体产生于金属表面。

所以说，激光除锈不但可以用来清洗有机的污染物，也可以用来清洗无机物，包括金属的锈蚀、金属微粒、灰尘等。且具有无研磨、非接触、无热效应等特点，被认为是可靠、有效的除锈方法。同时，激光除锈还可以解决采用传统清洗方式无法解决的问题。每个激光脉冲去除一定厚度的污染层。如果污染层比较厚，则需要多个脉冲进行清洗。将表面清洗干净所需要的脉冲数量取决于表面污染程度。由两个阈值产生的一个重要结果是清洗的自控性。能量密度高将一直剔除污染物，直到达到基底材料为止。然而，因为其能量密度低于基底材料的破坏阈值，所以基底不会受到破坏。