Quan el sensor làser està funcionant, el díode emissor per làser està dirigit primer a l'objectiu d'emetre polsos làser. La llum làser es dispersa en totes direccions després de ser reflectida per l'objectiu. Part de la llum dispersa torna al receptor del sensor i es fotografia en el fotodíode d'allaus després de ser rebut pel sistema òptic. El fotodíode d'allaus és un sensor òptic amb una funció d'amplificació interna, de manera que pot detectar senyals de llum extremadament febles i convertir-los en senyals elèctrics corresponents. El més comú és el sensor d'abast làser, que pot determinar la distància de l'objectiu mitjançant l'enregistrament i processament del temps transcorregut des que s'envia un pols de llum a quan es rep. El sensor làser ha de mesurar el temps de trànsit amb molta precisió perquè la velocitat de la llum és massa ràpida.
Els requisits excessius per a la tecnologia electrònica són massa cars d'adonar-se'n. Però els sensors làser d'avui dia eviten intel·ligentment aquest obstacle, utilitzant un principi estadístic simple, és a dir, la llei de mitjana per aconseguir una resolució d'1 mm, i pot garantir la velocitat de resposta.