Pulssilaserpuhdistus perustuu laserin tuottamien valopulssien ominaisuuksiin, jotka perustuvat valofysikaaliseen reaktioon, joka aiheutuu voimakkaan -säteen, lyhyen-pulssilaserin ja epäpuhtauskerroksen välisestä vuorovaikutuksesta. Sen fysikaalinen periaate voidaan tiivistää seuraavasti:
(a) Käsiteltävän pinnan epäpuhtauskerros absorboi laserin lähettämän lasersäteen.
(b) Suuren energian absorptio muodostaa nopeasti laajenevan plasman (erittäin ionisoituneen, epästabiilin kaasun), joka synnyttää iskuaallon.
(c) Shokkiaalto sirpaloi ja poistaa epäpuhtaudet.
(d) Pulssin leveyden on oltava riittävän lyhyt, jotta vältetään lämmön kertyminen, joka voi vahingoittaa käsiteltyä pintaa.
(e) Kokeet osoittavat, että plasmaa syntyy metallipinnoille, kun oksideja on läsnä.
Plasmaa syntyy vain, kun energiatiheys ylittää kynnyksen, joka riippuu poistettavan epäpuhtauden tai oksidin määrästä. Tämä kynnysvaikutus on ratkaisevan tärkeä tehokkaalle puhdistukselle samalla kun varmistetaan alustamateriaalin turvallisuus. Plasmantuotannolla on myös toinen kynnys. Jos energiatiheys ylittää tämän kynnyksen, alustamateriaali vaurioituu. Tehokkaan puhdistuksen varmistamiseksi samalla kun säilytetään alustamateriaalin turvallisuus, laserparametrit on säädettävä niin, että valopulssin energiatiheys pysyy tiukasti näiden kahden kynnyksen välissä. Jokainen laserpulssi poistaa tietyn paksuisen kontaminaatiokerroksen. Jos kontaminaatiokerros on paksu, puhdistukseen tarvitaan useita pulsseja. Pinnan puhdistamiseen tarvittavien pulssien määrä riippuu pinnan kontaminaatioasteesta. Tärkeä seuraus näistä kahdesta kynnysarvosta on puhdistusprosessin{8}}itsehallinta. Valopulssit, joiden energiatiheys on korkeampi kuin ensimmäinen kynnysarvo, jatkavat epäpuhtauksien poistamista, kunnes ne saavuttavat substraattimateriaalin. Koska niiden energiatiheydet ovat kuitenkin substraattimateriaalin vauriokynnyksen alapuolella, alusta ei vaurioidu.