קירור לייזר משתמש בלחץ הקרינה של הלייזר כדי לעמעם את התנועה התרמית של אטומי הגז הנייטרליים, להאט את המהירות האטומית ולהוריד את הטמפרטורה.
באופן כללי, הלייזר מכוון במתינות, והפוטון קופץ לאחר שפגע באטום. בשלב זה, הלייזר לוקח חלק מהאנרגיה, אשר מורידה את הטמפרטורה. עם זאת, יש למצין כי לא כל הלייזרים ניתן לקרר, רק כוונון מדויק ניתן להשתמש.
שני הלייזרים המפצים נגד משמשים להאיר את האטומים הנייטרליים כך שקרן לייזר אחת נעה באותו כיוון כמו האטום הנייטרלי, וקרן הלייזר השנייה נעה בכיוון ההפוך לכיוון התנועה. ההשפעה הכוללת היא לחשוף את האטומים להתנגדות. אם שלוש או שש קרני לייזר המפצות לאחור משמשות להאיר את האטומים הניטרליים, ניתן להאט ולקרר את התנועה התרמית של התנוחות השונות.
קירור לייזר מבטל את המשמרות הראשיות והמשניות של דופלר כדי ליצור הפניה טובה יותר לתדר. הדבר חשוב לתזמון, מדידה מדויקת וניווט. התופעה של שימוש בקרן לייזר עם התפלגות (כגון התפלגות גאוסיאנית) כדי ללכוד את החלקיקים הנייטרליים מקוררים והעברתם עם תנועת הקרן נקראת אפקט "אופטי", כגון שימוש ב"אור" כדי להפריד דנ"א יחיד. ליישר את המולקולות או להתבונן בתנועה של מיקרואורגניזמים ב"אור". לכן, טכנולוגיית "אור" יש יישומים חשובים בשלוש רמות של תאים ביולוגיים, מיטוכונדריה וכרומוזומים.
במצב העיבוס של בוס איינשטיין, מדענים משתמשים בלייזרים כדי לקרר אטומים, ומגיעים לטמפרטורות נמוכות מאוד.