Para explicar o efeito fotoelétrico, Albert Einstein postulou em 1905 que a luz é constituída por pacotes discretos e bem determinados de energia denominados quanta de luz que, posteriormente, passaram a ser chamados de fótons, termo cunhado por Gilbert Lewis em 1926.Em 1913 o dinamarquês Niels Bohr apresentou seu modelo de átomo, no qual os elétrons orbitam o núcleo em níveis de energia bem determinados e somente podem "saltar" de um nível para outro se receberem ou emitirem fótons com a quantidade de energia (que pode ser calculada a partir de seu comprimento de onda) exata, exigida para o salto completo.
Em 1925, Erwin Schrödinger e Werner Heisenberg modificaram a forma de se interpretar o modelo de átomo de Bohr, postulando que os elétrons são partículas que apresentam propriedades de ondas, cujo comportamento pode ser explicado por suas funções de onda. Tais funções foram desenvolvidas por Schrödinger e preveem os diferentes níveis que o elétron pode assumir no átomo e as exatas energias associadas. Isso significa que cada tipo determinado de átomo pode ser excitado sempre em quantidades bem definidas através da absorção de um tipo determinado de fóton de comprimento de onda específico.
Em 1953, Charles Hard Townes, James P. Gordon e Herbert J. Zeiger produziram o primeiro maser (microwave amplification through stimulated emission of radiation), um dispositivo similar ao laser, que produz micro-ondas, em vez de luz visível. O maser de Townes não tinha capacidade de emitir as ondas de forma contínua. Nikolai Basov e Aleksander Prokhorov, da União Soviética, laureados com o Prêmio Nobel de Física em 1964, trabalharam de forma independente em um oscilador e resolveram o problema da emissão continua, utilizando duas fontes de energia, com níveis diferentes.
Em 1959, Gordon Gould usou pela primeira vez o acrônimo LASER no artigo The LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. A intenção linguística de Gould era usar a palavra "-aser" como um sufixo para denotar com precisão o espectro da luz emitida pelo aparelho de laser, deste modo: raios-X, Xaser, ultravioleta: uvaser.
