En laser avger vanligtvis ljus genom en typ av förstärkning. Atomfotoner kan manipuleras för att koncentrera ljusets energi till ett litet område, eller rikta det över stora avstånd. Metoden där energi riktas in i ljusstrålen för att förstärka den kallas pumpning, och en laserpump stimulerar vanligtvis partiklar till ett högre energitillstånd. Varje stat kallas ofta för en nivå; en trenivålaser kan till exempel rikta ljus i tre olika steg innan det sänds ut. En sådan konfiguration används ofta för att säkerställa att strålen är på önskad effektnivå.
Energin som används i en laser exciterar vanligtvis fotonpartiklarna, men kan också ha motsatt reaktion. I en laser med tre nivåer överförs ljuset från ett viloläge till en hög energinivå; i det andra steget avtar denna energi, men inga partiklar sänds ut som strålning. I allmänhet har inte mer än hälften av partiklarna tillräckligt med energi i denna process. Ingenjörer har designat system som kan få dem att bli mer energiska än nödvändigt. Det sista steget är aktiveringen av laserstrålen, och ett snabbt fall i partikelenergi inträffar vanligtvis när partiklarna emitteras.
Efter att strålen har avfyrats, minskar normalt energinivån till sitt lägsta tillstånd. Grundtillståndet för en trenivålaser kallas därför för den lägre lasernivån, eller E1, vilket också vanligtvis är systemtillståndet efter att emission inträffar. Energi riktas ofta till E3-nivån direkt från E1, medan den övre lasernivån, kallad E2, vanligtvis inträffar precis innan strålen aktiveras.
Användningen av bara hälften av elektronerna kräver i allmänhet att mer kraft läggs till trenivålasern. Mycket av energin övergår till ett lägre tillstånd utan att avge ljus eller annan strålning, vilket i allmänhet möjliggörs av transport av energi av partiklar som kallas gitterfotoner. Den här typen av laser är därför vanligtvis inte lika effektiv som vissa andra varianter.
Energitillstånd på varje nivå varar i bråkdelar av en sekund, trots de betydande vinster och förluster som kan uppstå. Ett annat fenomen som ofta förekommer i en trenivålaser är en populationsinversion, där mängden partiklar i ett högre energitillstånd är större än de i lägre tillstånd. Förstärkning av ljus är vanligtvis resultatet. Dessa energitillstånd uppnås dock i bara en del av partiklarna i den här typen av laser, så energieffektivitet behöver ibland åtgärdas.