激光能够穿透皮肤和血管（或毛细血管），照射到血液中的血细胞，其散射光因血细胞的流动而产生多普勒频移，根据发生频移激光的强度、频移大小、频移脉动，可以得到监测体积内的血细胞数量、血流速度（流量）、心率等参量。激光多普勒血流仪可以测量人体动脉、静脉、毛细血管中的血流速度，激光多普勒血流仪的监测深度受激光波长、人体组织特性、激光收发测头间距（通常为1～3毫米）等因素的影响。

激光多普勒血流仪在临床上应用广泛，用于外周血管疾病评估、不愈合伤口、血管重建评估、截肢平面判定、高压氧、皮瓣监测、雷诺病、烧伤评估、微循环血流灌注量以及动脉血流动力学和血流生理参数的研究。