工作原理是，通過一定的激勵方式，在半導體物質的能帶(導帶與價帶)之間，或者半導體物質的能帶與雜質(受主或施主)能級之間，實現非平衡載流子的粒子數反轉，當處于粒子數反轉狀態的大量電子與空穴復合時，便產生受激發射作用。
半導體激光器的激勵方式主要有三種，即電注入式，光泵式和高能電子束激勵式。電注入式半導體激光器，一般是由GaAS(砷化鎵)，InAS(砷化銦)，Insb(銻化銦)等材料制成的半導體面結型二極管，沿正向偏壓注入電流進行激勵，在結平面區域產生受激發射。
光泵式半導體激光器，一般用N型或P型半導體單晶(如GaAS,InAs,InSb等)做工作物質，以其他激光器發出的激光作光泵激勵。高能電子束激勵式半導體激光器，一般也是用N型或者P型半導體單晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物質，通過由外部注入高能電子束進行激勵。在半導體激光器件中，目前性能較好，應用較廣的是具有雙異質結構的電注入式GaAs二極管激光器。