進行雷射鑽孔時，具有高功率密度的短雷射脈衝會在短時間內將能量施加到工件之中。這樣一來，工件材料就會熔化和蒸發。脈衝能量越大，熔化和蒸發的材料也就越多。在蒸發過程中，已鑽孔位內的材料體積會急劇膨脹，產生了很高的壓力。這種蒸汽壓力會將已熔化的工件材料從已鑽孔位中推出。雷射鑽孔的一大特點就是使用皮秒級的超短脈衝雷射機進行雷射加工。這種加工方式可使工件材料昇華，所有材料無需經過熔化就可直從固態蒸發，同時部件也未受加熱。 近年來已有多種鑽孔製程基於此基本原理被開發出來。
鑽孔
在雷射鑽孔的過程中，雷射束以無接觸的方式在不同工件材料中加工出孔位，尺寸由小到大。
單脈衝鑽孔和衝擊鑽孔
在最簡單的情況下，脈衝能量相對較高的單個雷射脈衝即可鑽出孔位。透過這種方式可非常快速地鑽出許大量孔位。而在衝擊鑽孔過程中，則透過脈寬和脈衝能量較小的多個雷射脈衝來完成鑽孔。相較于單脈衝鑽孔，這種鑽孔製程可加工出更深、更精確的孔位，並且還能達到更小的孔位直徑。
旋切鑽孔
旋切鑽孔製程同樣也是透過多個脈衝加工出孔位。雷射器先利用衝擊鑽孔製程製作出一個初始孔位。然後雷射器會在工件上方以數個逐漸增大的環形軌跡移動，以將初始孔位擴大。在此過程中，絕大部分已融化的材料會被向下從已鑽孔位中推出。
螺旋鑽孔
與旋切鑽孔製程不同，螺旋打孔製程不會製作起始孔位。在發射首個雷射脈衝之時，雷射器會在工件材料上方以一個環形軌跡移動。這樣就會使很多材料向上溢出。雷射器的移動軌跡就如同一個螺旋樓梯並逐漸向下。在此過程中焦點會被跟蹤，以使其始終位於所鑽孔位的底部。如果雷射已經穿透了材料，則雷射器還可再補轉幾圈。目的是將所鑽孔位的底邊擴大，使邊緣更加平滑。利用螺旋打孔可加工出尺寸和深度較大且高品質的孔位。
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