عندما يعمل مستشعر الليزر ، يتم توجيه الصمام الثنائي الباعث لليزر أولاً إلى الهدف لإصدار نبضات الليزر. ينتشر ضوء الليزر في جميع الاتجاهات بعد انعكاسه بواسطة الهدف. يعود جزء من الضوء المبعثر إلى مستقبل المستشعر ويتم تصويره على الثنائي الضوئي الانهيار الجليدي بعد أن يستقبله النظام البصري. إن الثنائي الضوئي للانهيار الجليدي عبارة عن مستشعر بصري بوظيفة تضخيم داخلية ، بحيث يمكنه اكتشاف إشارات الضوء الضعيفة للغاية وتحويلها إلى إشارات كهربائية مقابلة. الأكثر شيوعًا هو مستشعر المدى بالليزر ، والذي يمكنه تحديد المسافة المستهدفة عن طريق تسجيل ومعالجة الوقت المنقضي من وقت إرسال نبضة ضوئية إلى وقت استقبالها. يجب أن يقيس مستشعر الليزر وقت العبور بدقة شديدة لأن سرعة الضوء سريعة جدًا.
المتطلبات المفرطة للتكنولوجيا الإلكترونية مكلفة للغاية لتحقيقها. لكن مستشعرات النطاق بالليزر اليوم تتجنب بذكاء هذه العقبة ، باستخدام مبدأ إحصائي بسيط ، أي قانون المتوسط لتحقيق دقة تبلغ 1 مم ، ويمكن أن تضمن سرعة الاستجابة.