激光位移傳感器可以測量位移、厚度、振動、距離、直徑等精密的幾何測量。激光有直線度好的優良特性，同樣激光位移傳感器相對于我們已知的超聲波傳感器有更高的精度。但是，激光的產生裝置相對比較復雜且體積較大，因此會對激光位移傳感器的應用范圍要求較苛刻。
目前，激光位移傳感器按照原理可分為激光三角測量法和激光回波分析法兩種，其中激光三角測量法適用于高精度、短距離的測量，激光回波分析法則用于遠距離測量。在當前的工業機器人應用中，通常采用三角測量法，這種方法最高線性度可達1um，分辨率可達到0.1um的水平。
激光位移傳感器采用回波分析原理來測量距離以達到一定程度的精度。傳感器內部是由處理器單元、回波處理單元、激光發射器、激光接收器等部分組成。激光位移傳感器通過激光發射器每秒發射一百萬個激光脈沖到檢測物并返回至接收器，處理器計算激光脈沖遇到檢測物并返回至接收器所需的時間，以此計算出距離值，該輸出值是將上千次的測量結果進行的平均輸出。即所謂的脈沖時間法測量的。激光回波分析法適合于長距離檢測，但測量精度相對于激光三角測量法要低，最遠檢測距離可達250米。
激光位移傳感器常用于長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量，還可用于探傷和大氣污染物的監測等 。
尺寸測定：微小零件的位置識別；傳送帶上有無零件的監測；材料重疊和覆蓋的探測；機械手位置（工具中心位置）的控制；器件狀態檢測；器件位置的探測（通過小孔）；液位的監測；厚度的測量；振動分析；碰撞試驗測量；汽車相關試驗等。
金屬薄片和薄板的厚度測量：激光傳感器測量金屬薄片（薄板）的厚度。厚度的變化檢出可以幫助發現皺紋，小洞或者重疊，以避免機器發生故障。
氣缸筒的測量，同時測量：角度，長度，內、外直徑偏心度，圓錐度，同心度以及表面輪廓。
長度的測量：將測量的組件放在指定位置的輸送帶上，激光傳感器檢測到該組件并與觸發的激光掃描儀同時進行測量，最后得到組件的長度。
均勻度的檢查：在要測量的工件運動的傾斜方向一行放幾個激光傳感器，直接通過一個傳感器進行度量值的輸出，另外也可以用一個軟件計算出度量值，并根據信號或數據讀出結果。
電子元件的檢查：用兩個激光掃描儀，將被測元件擺放在兩者之間，最后通過傳感器讀出數據，從而檢測出該元件尺寸的精確度及完整性。
生產線上灌裝級別的檢查：激光傳感器集成到灌裝產品的生產制造中，當灌裝產品經過傳感器時，就可以檢測到是否填充滿。傳感器用激光束反射表面的擴展程序就能精確的識別灌裝產品填充是否合格以及產品的數量。
