O procedimento é realizado com o uso de um aparelho emissor de laser, imposto exatamente sobre os pelos a serem eliminados. Na depilação a laser, o alvo é a melanina, substância responsável pela coloração do bulbo e da haste do pelo, causando dano térmico mínimo ao tecido adjacente.
Ao ser disparado o pulso de laser, ocorre a absorção dos fótons de energia pela melanina. O calor absorvido é liberado pelo bulbo e pela haste do pelo, causando uma destruição térmica das estruturas do pelo.
Os tipos de laser mais utilizados para fazer a depilação a laser são o laser Alexandrite, o laser de diodo (800nm) e o laser Nd:YAG (1064nm).