激光掃描儀的基本結構包括激光光源、掃描儀、光傳感器(探測器)、控制單元等。激光光源是封閉的，不易受環境影響，容易形成光束。經常使用低功率可見光激光器，如He-Ne激光器和半導體激光器，而掃描儀是旋轉多面棱鏡或雙反射鏡。當光束進入掃描儀時，它快速旋轉，將激光反射成掃描光束。
在光束掃描的整個過程中，如果有工件，光線會被阻擋，因此可以測量直徑。測量前，必須用兩個已知尺寸的量規進行校準，然後如果所有測量的尺寸都在這兩個量規之間，經過電信號處理後就可以得到待測尺寸。因此也叫激光測厚儀。