脉冲式的Nd:YAG激光清洗的过程依赖于激光器所产生的光脉冲的特性，基于由光束、短脉冲激光及污染层之间的相互作用所导致的光物理反应。其物理原理可概括如下：

（1）激光器发射的光束被需处理表面上的污染层所吸收；

（2）大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体（电离的不稳定气体），产生冲击波；

（3）冲击波使污染物变成碎片并被剔除；

（4）光脉冲宽度短，以避免使被处理表面遭到破坏的热积累；

（5）当金属表面上有氧化物时，等离子体产生于金属表面；

（6）等离子体只在能量密度高于阈值的情况下产生，这个阈值取决于被去除的污染层或氧化层。这个阈值效应对在基底材料的情况下进行清洁。

等离子体的出现还存在二阈值。如果能量密度过这一阈值，则基底材料将被破坏。为在基底材料完整的前提下进行清洁，根据情况调整激光参数，使光脉冲的能量密度严格处于两个阈值之间。每个激光脉冲去除污染层。如果污染层比较厚，则需要多个脉冲进行清洗。将表面清洗干净所需要的脉冲数量取决于表面污染程度。由两个阈值产生的一个重要结果是清洗的自控性。能量密度高于一阈值的光脉冲将一直剔除污染物，直到基底材料为止。又因为其能量密度低于基底材料的破坏阈值，所以基底不会受到破坏。