激光器通常由激光介质、外界激励源和光学谐振腔三大部分组成。激光介质在激光器中用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用，是激光器的核心。按照激光介质的不同，可将激光器分为固体激光器、液体激光器、气体激光器、半导体激光器和自由电子激光器等。

固体激光器中的激光介质主要由激活离子和基质材料两部分组成。常用的激活离子有钕（Nd³⁺）、镱（Yb³⁺）、钬（Ho³⁺）、铒（Er³⁺）、铥（Tm³⁺）、镨（Pr³⁺）等稀土离子和钛（Ti³⁺）、铬（Cr³⁺）、钴（Co²⁺）、镍（Ni³⁺）等过渡族金属离子。基质材料主要包括玻璃、陶瓷和晶体等。1960年，世界上第一台红宝石激光器就是以铬（Cr³⁺）为激活离子，以氧化铝（Al₂O₃）晶体为基质材料的固体激光器。

气体激光器中的气体激光介质有原子气体、离子气体和分子气体等，根据气体中实际产生受激发射作用的工作粒子的不同，又可进一步将气体激光器分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器和准分子气体激光器。

液体激光器的激光介质主要为有机荧光染料溶液（染料激光器）和含有稀土金属离子的无机化合物溶液两种。

半导体激光器是以特定的半导体材料为工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式（电注入、光泵或高能电子束注入），在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用。常见的半导体激光工作物质有砷化镓（GaAs）、铟镓砷（InGaAs）和氮化镓（GaN）等。

自由电子激光器的工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，其工作原理是利用通过周期性摆动磁场的高速电子束和光辐射场之间的相互作用，使电子的动能传递给光辐射而使其辐射强度增大。