以鐳射為信號源測量目標距離的技術。鐳射測距的精度和對目標的分辨力很高，已廣泛用於軍事和國民經濟中。鐳射測距按工作原理可分為相位法和脈衝法兩類。
相位測距法 也稱束調製測距法。採用砷化鎵半導體雷射器或氦氖氣體雷射器等連續波雷射器作為光源，用幾種不同頻率的高頻信號對其調幅。以此鐳射照射目標，並檢測由目標反射回來的信號的相位，進行適當的處理，即可得出目標的距離。為瞭保證測距精度並並增加作用距離，通常在被測目標處放置光學後向反射器陣列。相位測距的測程從幾米至30～40公裡。測距精度視距離而定，在1公裡以內為幾毫米，在幾十公裡時相對精度為百萬分之一。相位測距法適於對固定目標距離的精確測量，主要用於大地測量、建築和道路工程，也可在體育競賽中用於測定距離。
脈沖測距法 采用高功率窄脈沖激光照射目標，測定發射脈沖與目標反射回來的脈沖之間的時間間隔，即可求出目標的距離s
式中c為光速；t為脈沖時間間隔。脈沖法測距簡便迅速，能對運動目標測距。為瞭適應不同用途，已研制出許多類型的脈沖激光測距儀。
小型激光測距儀 包括手持式測距儀、炮兵測距儀、坦克測距儀、機載測高儀、雲高測量儀等。早期的小型激光測距儀采用紅寶石激光器、釹玻璃激光器或脈沖砷化鎵激光器。70年代中、後期，普遍采用釔鋁石榴石激光器。它的作用距離為幾公裡至20公裡，測距精度為5～10米。小型激光測距儀可單獨使用，也可與火炮控制系統、微光夜視儀或前視紅外系統等配合使用。70年代後期已研究出用波長為10.6微米的CO2激光和波長大於1.4微米的固體激光作為光源的長波長激光測距儀。這些波長的激光的大氣損失較小，穿透硝煙的能力較強，且對人眼安全。
靶場激光測距儀 用高重復頻率（1～40赫）脈沖激光器在靶場對飛機、艦艇、導彈、車輛以至炮彈等運動目標進行測量，實時提供距離數據，精度可優於1米。為瞭保證測量精度，增加測程，目標上需要安裝後向反射器或具有後向反射特性的微珠玻璃帶。靶場激光測距儀與光學電影經緯儀結合，可以單站確定目標運動軌跡；與微波雷達結合可以為微波雷達定標，提高測量精度，並可消除地面雜波幹擾。三臺靶場激光測距儀聯合工作時，可以得到很高的測量精度。靶場激光測距的測程取決於目標上後向反射器陣列的有效面積、目標的仰角、天氣狀況、激光發射功率、激光接收口徑和探測器特性等因素，可從幾十公裡至幾百公裡。
人造衛星和月球激光測距 1964年，美國發射瞭第一顆帶光學後向反射器陣列的人造地球衛星，專供激光測距用。隨後，美、法等國相繼發射十餘顆帶反射器的衛星。1969年7月美國“阿波羅”11號飛船登月時在月面安放瞭一組反射器，以後美、蘇兩國又安放瞭兩組，為高精度激光測月創造瞭條件。激光測衛星和測月的目的是進行地球動力學的研究和全球性大地測量，包括地殼動力學（如大陸板塊的漂移）、地震的成因和預報、地球自轉的變化和極移、固體潮、重力場分佈、千公裡以上超長基線的測定、人造衛星軌道和觀測站站址的精確測定、月球的各種天體動力學參數的測定等。測量精度從早期的米級提高到瞭分米級和厘米級。全球性的和若幹區域性的人造衛星和月球激光測距網已經形成，經常進行觀測。1972年9月，中國成功地進行瞭衛星激光測距試驗，以後在上海、北京、雲南等天文臺和其他人造衛星觀測站陸續建立瞭幾臺衛星激光測距儀，形成瞭中國的衛星激光測距網。