分子标记测速具有非接触和高空间分辨等特点，基本原理为：当激光束通过流场时，激光路径上的示踪分子与激光相互作用，发生可观测的变化，这一过程就是标记过程。示踪分子被激光标记后，通过对比示踪分子的初始位置，以及确定时间间隔后的示踪分子位置，可以得到流场中示踪分子的位移，计算得到流场速度等参数。

示踪分子的标记机制可分为两类：①分子能量状态变化。标记区域的示踪分子与激光相互作用跃迁至激发态。激发态的分子发光形式有两种：荧光与磷光。磷光寿命较长可直接用于速度测量，常用的磷光剂有联乙酰等。荧光寿命较短为纳秒量级，无法直接应用于速度测量，实际应用中需要其他机制参与。例如，氧分子标记测速采用一束标记激光标记氧分子，再用另一束读取激光激发移动后的被标记氧分子，使其发射荧光，从而实现速度测量。②光化学反应。通过激光与标记区域的示踪分子相互作用，使示踪分子发生光化学反应生成可观测的新产物。常见的情况有两种，一种是分子的吸收光谱发生了改变，表现为分子颜色发生了改变，如在液体流场中染料分子经激光照射从透明变为蓝色。另一种则是生成了处于激发态的产物，自发辐射出荧光来标示流场变化，可用于流场测量的生成物有羟基、一氧化氮等。

作为20世纪80年代出现的新技术，分子标记测速技术发展十分迅速，且经实验验证该技术能够在燃烧、高压等极端环境下完成速度测量，可用于喷气式发动机，高压容弹等装置的流场研究。分子标记测速技术是空气动力学、流体力学、燃烧学等领域速度测量的重要方法之一。