激光粒度儀的工作原理是基于光的散射理論與衍射理論。當光束投射到儀器的分散系統時，可以發生光的吸收、反射、散射、衍射。當入射光的頻率與分子的固有頻率相同時，發生光的吸收；當入射光的波長小于分散粒子的尺寸時，則發生光的反射、衍射等；若入射光的波長大于分散相粒子的尺寸時，發生光的散射。一般0.1μm以下的顆粒，衍射現象消失，主要發生散射現象；0.1～10μm的顆粒，也是以衍射光為主，顆粒會產生部分的折射和散射光；大于10μm的顆粒，散射和折射都消失，以衍射為主。
根據夫瑯和夫衍射理論，對于10μm，0.1～10μm的顆粒，衍射角的大小與顆粒的大小有關，衍射光的強度與顆粒的數量有關，由此可以確定顆粒的尺寸及數量。對于0.1μm以下0.1～10μm的顆粒，根據米氏散射理論，既考慮光的衍射，同時也考慮光的散射和折射，根據顆粒的綜合折射系數，進行計算，從而求出顆粒的大小及尺寸。