Per la saldatura di profondità sono necessarie densità di potenza molto alte di ca. 1 megawatt per centimetro quadrato. Se le condizioni sono soddisfatte, il raggio laser non fonde solo il metallo, ma produce anche vapore.

Beim Tiefschweißen entsteht eine tiefe Dampfkapillare, das Keyhole.

Quando il vapore viene emesso, esercita una pressione sulla massa fusa e ne respinge una parte. Il pezzo continua a fondere. Si forma un foro profondo, sottile e pieno di vapore: un capillare di vapore - detto anche "Keyhole" (termine inglese per buco della serratura). Il capillare di vapore è circondato dalla massa di metallo fuso. Quando il raggio laser si muove sul punto da unire, il capillare si sposta con esso sul pezzo. La massa di metallo fusa circonda il capillare di vapore e si solidifica sul lato posteriore. In questo modo si forma un sottile giunto di saldatura profondo di struttura omogenea. La profondità di saldatura è fino a 10 volte maggiore della larghezza di saldatura e può raggiungere i 25 mm. Sulle pareti di massa fusa del capillare il raggio laser è soggetto a riflessione multipla. In questa fase la massa fusa assorbe il raggio laser quasi completamente e il rendimento del processo di saldatura sale. Se si salda con i laser a CO2, anche il vapore nel canale vapore assorbe la luce laser e viene parzialmente ionizzato. Si forma il plasma. Il plasma fa sì che penetri altra energia nel pezzo. La saldatura di profondità si distingue per un alto rendimento e alte velocità di saldatura. Grazie alla velocità elevata la zona d'influenza termica è piccola e la deformazione è scarsa. Questo metodo viene utilizzato quando sono necessarie profondità di saldatura notevoli o si devono saldare diversi strati di materiale alla volta.