LIBS使用高峰值功率的脈沖激光照射樣品，光束聚焦到一個很小的分析點（通常10-400微米直徑）。在激光照射的光斑區(qū)域，樣品中的材料被燒蝕剝離，并在樣品上方形成納米粒子云團。由于激光光束的峰值能量是相當高的，其吸收及多光子電離效應增加了樣品上方生成的氣體和氣溶膠云團的不透明型，即便只是很短暫的激光脈沖激發(fā)。由于激光的能量顯著地被該云團吸收，等離子體逐漸形成。高能量的等離子體使納米粒子熔化，將其中的原子激發(fā)并且發(fā)出光。原子發(fā)出的光可以被檢測器捕獲并記錄為光譜，通過對光譜進行分析，即可獲得樣品中存在何種元素的信息，通過軟件算法可以對光譜進行進一步的定性分析（例如材料鑒別，PMI）和定量分析（例如，樣品中某一元素的含量）。