激光位移传感器可以测量位移、厚度、振动、距离、直径等精密的几何测量。激光有直线度好的优良特性，同样激光位移传感器相对于我们已知的超声波传感器有更高的精度。但是，激光的产生装置相对比较复杂且体积较大，因此会对激光位移传感器的应用范围要求较苛刻。
目前，激光位移传感器按照原理可分为激光三角测量法和激光回波分析法两种，其中激光三角测量法适用于高精度、短距离的测量，激光回波分析法则用于远距离测量。在当前的工业机器人应用中，通常采用三角测量法，这种方法最高线性度可达1um，分辨率可达到0.1um的水平。
激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度。传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。激光位移传感器通过激光发射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。即所谓的脉冲时间法测量的。激光回波分析法适合于长距离检测，但测量精度相对于激光三角测量法要低，最远检测距离可达250米。

激光位移传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等 。
尺寸测定：微小零件的位置识别；传送带上有无零件的监测；材料重叠和覆盖的探测；机械手位置（工具中心位置）的控制；器件状态检测；器件位置的探测（通过小孔）；液位的监测；厚度的测量；振动分析；碰撞试验测量；汽车相关试验等。
金属薄片和薄板的厚度测量：激光传感器测量金属薄片（薄板）的厚度。厚度的变化检出可以帮助发现皱纹，小洞或者重叠，以避免机器发生故障。
气缸筒的测量，同时测量：角度，长度，内、外直径偏心度，圆锥度，同心度以及表面轮廓。
长度的测量：将测量的组件放在指定位置的输送带上，激光传感器检测到该组件并与触发的激光扫描仪同时进行测量，最后得到组件的长度。
均匀度的检查：在要测量的工件运动的倾斜方向一行放几个激光传感器，直接通过一个传感器进行度量值的输出，另外也可以用一个软件计算出度量值，并根据信号或数据读出结果。
电子元件的检查：用两个激光扫描仪，将被测元件摆放在两者之间，最后通过传感器读出数据，从而检测出该元件尺寸的精确度及完整性。

生产线上灌装级别的检查：激光传感器集成到灌装产品的生产制造中，当灌装产品经过传感器时，就可以检测到是否填充满。传感器用激光束反射表面的扩展程序就能精确的识别灌装产品填充是否合格以及产品的数量。