Quand les tissus sont irradiés avec un laser, une certaine proportion de la lumière est absorbée en fonction du type de tissus et de la longueur d'onde du laser. Ce mécanisme est utilisé pour faire une utilisation thérapeutique du rayonnement laser. Le coefficient d'absorption décrit la probabilité avec laquelle la lumière irradiée est absorbée, et sa valeur réciproque est la longueur de parcours libre moyen qu'un photon effectue dans les tissus jusqu'à ce qu'il soit absorbé.

Une distinction est faite entre les diverses applications thermiques du laser:

• Coagulation au laser: A partir d’approximativement 60°C le tissu est coagulé. Le champ de l'application le plus connu est la sclérothérapie des vaisseaux sanguins.
• Vaporisation: Les lasers CO₂ ou les diodes laser produisent des températures de plus de 300°C, à ces températures le tissu s'évapore. Cet effet est employé dans la chirurgie en particulier pour couper les tissus mous.
• Ablation thermomécanique: Des lasers pulsés à une longueur d'onde à laquelle une absorption élevée dans l'eau se produit sont utilisés pour ce processus. Le fluide dans le tissu est soudainement chauffé. À environ 100°C l'eau veut s'évaporer et l'augmentation rapide de la pression dans le tissu conduit à l'érosion explosive. Les dommages thermiques dans les tissus sont considérablement moins élevés que pendant la vaporisation. L'ablation efficace et précise des tissus durs, des os, des dents, et des calculs rénaux et de vessie est réalisée, particulièrement avec le laser Er : YAG.
• Ablation: Des lasers excimère avec des longueurs d'onde dans l’UV, des impulsions courtes, et de fortes intensités sont utilisés pour cette technologie. L'énergie des photons est si forte que même des atomes individuels peuvent être enlevés. Cette procédure est particulièrement employée en ophtalmologie pour la correction de la courbure cornéenne.
• Photo disruption: Avec des densités de puissance élevées et des durées d'impulsions ultra-courtes dans la gamme des ns, ps, ou même des femtosecondes, le laser produit un micro plasma qui s’étend extrêmement rapidement et produit une onde de choc acoustique. L'application la plus connue est la procédure du LASIK, qui est employée pour corriger la vision défectueuse.