Beim Laserschweißen unterscheidet man zwei wesentliche Prozesse, das Wärmeleitungsschweißen und das Tiefschweißen.

Beim Wärmeleitungsschweißen schmelzen die zu verbindenden Materialien durch Absorption des Laserstrahls an der Materialoberfläche - die erstarrte Schmelze verbindet dann die Materialien dauerhaft. Die Einschweißtiefen für dieses Verfahren liegen bei typischerweise < 2 mm.

Beim Tiefschweißen, welches bei Energiedichten ab ca. 10⁶ W / cm² seine Schwelle hat, beruht auf der Erzeugung einer Dampfkapillare im Material. Dazu ist eine lokale Erwärmung auf die Verdampfungstemperatur des Materials notwendig. Der dabei entstehende Dampfdruck im Material erzeugt eine Kapillare mit dem ca. 1,5 fachen Durchmesser des Laserstrahlfokus, die mittels des Bewegungssystem in der zu verschweißenden Kontur durch das Material gezogen wird. Der hydrostatische Druck sowie die Oberflächenspannung der Schmelze und der Dampfdruck in der Kapillare stehen im Gleichgewicht, so dass die Kapillare (häufig auch als Keyhole bezeichnet) nicht zusammenfällt. Der einfallende Laserstrahl wird durch Totalreflexion im keyhole tief in das Material geführt, so dass mit entsprechender Laserleistung heute Einschweißtiefen von bis zu 25 mm (Stahl) realisiert werden können.

Klassisch wird im Bereich von Stählen und Aluminium lasergeschweißt. Grundsätzlich sind aber alle herkömmlich schweißbaren Werkstoffe auch mit dem Laser schweißbar, häufig mit gesteigerter Geschwindigkeit und Qualität gegenüber den herkömmlichen Verfahren.

Das Laserschweißen bietet gegenüber konventionellen Schweißverfahren diverse Vorteile: