激光粒度仪的工作原理是基于光的散射理论与衍射理论。当光束投射到仪器的分散系统时，可以发生光的吸收、反射、散射、衍射。当入射光的频率与分子的固有频率相同时，发生光的吸收；当入射光的波长小于分散粒子的尺寸时，则发生光的反射、衍射等；若入射光的波长大于分散相粒子的尺寸时，发生光的散射。一般0.1μm以下的颗粒，衍射现象消失，主要发生散射现象；0.1～10μm的颗粒，也是以衍射光为主，颗粒会产生部分的折射和散射光；大于10μm的颗粒，散射和折射都消失，以衍射为主。
根据夫琅和夫衍射理论，对于10μm，0.1～10μm的颗粒，衍射角的大小与颗粒的大小有关，衍射光的强度与颗粒的数量有关，由此可以确定颗粒的尺寸及数量。对于0.1μm以下0.1～10μm的颗粒，根据米氏散射理论，既考虑光的衍射，同时也考虑光的散射和折射，根据颗粒的综合折射系数，进行计算，从而求出颗粒的大小及尺寸。