探測方式分為垂直探測和掃描探測兩種。探測原理是:激光器對準云底發射脈沖光束，接收來自云滴對激光產生的后向散射光;根據從發射激光脈沖到接收到回波信號的時間和激光束的仰角，算出云底高度。
如果激光光束穿透云層后 能量尚未衰減殆盡，再遇到第二層甚至第三層云時，仍可測到云滴的后向散射光信號，從而測得云的層次和厚度。由于這種回波信號較弱，測得的云的層次和厚度有時誤差較大。
激光測云儀也可用來研究激光束在云中的衰減情況。
