物体表面附着物与表面之间的结合主要是由于存在以下各种力：共价键、双偶极子、毛细作用、氢键、吸附力和静电力等。其中毛细力、吸附力和静电力是最难破坏的，激光清洗技术就是要克服这几种力。

由于物体表面附着物的成分和结构复杂，激光与之作用的机理也各不相同，用于对此作解释最常用的理论模型有以下几种：
1.光气化，光分解。激光器产生的激光经过光学系统的聚光可以实现能量的高度集中，聚焦后的激光束在焦点附近可产生几千度甚至几万度的高温，使物体表面附着物瞬间气化或分解。
2.光剥离。通过激光的作用使物体表面附着物受热膨胀。当物体表面附着物的膨胀力大于其与基体之间的吸附力时，物体表面附着物便会从物体的表面脱离。
3.光振动。利用较高频率和功率的脉冲激光冲击物体的表面，在物体表面产生超声波，超声波在冲击中下层硬表面以后返回，与入射声波发生干涉，从而产生高能共振波，使污垢发生微小爆裂，粉碎，脱离基体物质表面。