如上所述，激光具有許多優異的特點。那麽，激光是怎樣產生的呢？要弄清楚這個問題，我們還得從物質的發光現象談起。
人們經過長期的研究和實踐，發現各種各樣的發光現象都與光源內部原子的運動狀態有關係。因此，人們對原子的結構和運動狀態作了大量的研究。原來，原子的結構，很象我們這個太陽係。太陽係是由一個太陽和繞它運動的9顆行星組成的。原子的結構也是這樣，它是由一個原子核和一些電子組成的，這些電子沿著一定的軌道，圍繞著原子核旋轉。其中，原子核帶正電荷，電子帶負電荷。不同元素的原子，其核外電子的數目是不同的。但是，原子核所帶的正電荷和所有的核外電子所帶的負電荷總是恰好相等的，因此，整個原子呈中性。
電子在繞原子核運動時受到兩方麵的作用；一是電子繞核轉動時有離開核的趨向；二是電子受核的正電荷吸引力作用而有靠近核的趨向。當兩者作用達到相對平衡時，電子與原子核之間保持一定距離，即電子沿一定的軌道而運動。電子繞核運動就有一定的動能，電子被核吸引就有一定的位能。動能和位能之和就是原子的內能。電子運動的軌道離原子核越遠，電子所具有的能量就越大，即原子的內能也越大。在沒有外界作用的情況下，一般來說，原子中的電子都盡可能沿著離原子核較近的軌道運動。
電子和原子，這樣的微觀粒子和常見的宏觀物體運動不同，其能量變化是不連續的。原子的內能是一檔一檔分開的，與此相應，原子中的電子隻能在一個一個間隔開來的特定軌道上運動。我們把分成一檔一檔的原子內能值稱為原子的能級。每一條橫線代表一個能級，叫做基能級，代表的原子能量狀態為基態，相當於電子在最小的軌道上運動。往上去的其它能級，叫做激發能級，代表的原子能量狀態為激發態，相當於電子在各個較大的軌道上運動。如上所述，處於較低能級的原子受到外界“刺激”（光的照射、電子或原子的撞擊等）而獲得能量時，可以跳到較高能級去；反之，處於較高能級的原子也可以釋放出一部分能量，而從較高能級跳到較低的能級。這兩種過程，用專門的術語來說，就叫做“躍遷”。