鐳射鵰刻機的工作原理主要基於光熱效應，利用高能量密度的雷射束照射在工件表面，使表面材料瞬間升溫至蒸發或氣化狀態。具體來說，雷射束照射到材料表面時，材料吸收雷射能量，表面溫度瞬間升高，形成微小的氣泡和裂紋，從而實現對材料的加工刻劃。
在這個過程中，雷射可以直接作用於各種材料，如木材、亞克力、塑膠、金屬板、石材等，引起化學或物理變化，從而在材料表面產生永久性的標記或圖案。這種技術可以實現高精度、高效率的雕刻和打標，且雕刻過程中被雕刻處的表面光滑、圓潤，減少了對被雕刻物的形變和內應力。
此外，鐳射鵰刻機通常由控制系統、機械系統和光學系統三部分組成。在運行過程中，雷射器發出的雷射經過反射鏡和聚焦鏡的反射和聚焦，最終作用於工件表面。用戶可以在軟體中輸入需要雕刻的圖案或文字，軟體會自動計算出雷射器需要移動的路徑，這個路徑會被轉換成電信號，驅動機械系統中的傳動系統運動，從而讓雷射束在工件表面移動實現雕刻。