Lazerio sudėtis. CO2 lazeris yra dujinio lazerio tipas. Šiame įrenginyje elektra tiekiama per dujomis užpildytą vamzdį, gaminant šviesą. Vamzdžio galai yra veidrodžiai; vienas iš jų visiškai atspindi, o kitas praleidžia šiek tiek šviesos. Dujų mišinys paprastai susideda iš anglies dioksido, azoto, vandenilio ir helio. CO2 lazerių skleidžiama šviesa yra nematoma, patenka į tolimąjį infraraudonųjų spindulių spektro diapazoną.
Lazerio spindulio gamyba. Kai stimuliuojama elektros srove, azoto molekulės dujų mišinyje sužadinamos, tai reiškia, kad jos įgyja energijos. Azotas naudojamas, nes jis gali išlaikyti šią sužadintą būseną ilgą laiką, neišskirdamas energijos fotonų ar šviesos pavidalu. Didelės energijos azoto vibracijos savo ruožtu sužadina anglies dioksido molekules. Šiuo metu lazeris pasiekia būseną, vadinamą populiacijos inversija, tašką, kai sistemoje yra daugiau sužadintų dalelių nei nesužadintų. Kad lazeris sukurtų šviesos spindulį, azoto atomai turi prarasti sužadintą būseną, išskirdami energiją fotonų pavidalu. Tai atsitinka, kai sužadinti azoto atomai liečiasi su labai šaltais helio atomais, dėl ko azotas išskiria šviesą.
Lazerio šviesos iškrovimas. Gaminama šviesa yra labai galinga, palyginti su įprasta šviesa, nes dujų vamzdis yra apsuptas veidrodžių, kurie atspindi didžiąją dalį per vamzdį sklindančios šviesos. Šis šviesos atspindys padidina azoto sukuriamų šviesos bangų intensyvumą. Šviesa didėja, kai ji sklinda pirmyn ir atgal per vamzdelį, išeina tik tada, kai ji tampa pakankamai ryški, kad prasiskverbtų pro iš dalies atspindintį veidrodį. Spindulio galia ir bangos ilgis.CO2 lazerio šviesa yra pakankamai galinga, kad būtų galima pjauti daugybę medžiagų, įskaitant audinį, medieną ir popierių; galingiausi CO2 lazeriai naudojami plieno ir kitų metalų apdirbimui. CO2 lazeris kaina gali skirtis nuo pačio lazerio specifikacijos, galingumo.