激光雷达是一种测量方法，它通过用脉冲激光照射目标并用传感器测量反射脉冲的返回时间来测量目标的距离。激光返回时间和波长的差异可用于创建目标的数字三维表示激光雷达，现在通常称为光探测，初始是光和雷达的混合体。激光雷达有时也称为 3D 激光扫描，它是 3D 扫描和激光扫描的特殊组合。它在陆地、空中和移动设备上都有应用。
激光雷达通常用于制作高分辨率地图，应用于大地测量学、地理信息学、考古学、地理学、地质学、地貌学、地震学、林业、大气物理学、激光制导、机载激光条测绘和激光高度测量。 该技术用于一些自动驾驶汽车的控制和导航。
激光雷达使用紫外光、可见光或近红外光对物体成像。它可以对多种材料进行成像，包括非金属物体、岩石、雨、化合物、气溶胶、云，甚至单个分子。窄激光束可以以非常高的分辨率绘制物体的物理特征； 例如，携带激光雷达的飞机可以绘制分辨率为 30 厘米（12 英寸）或更高的地形。
激光雷达的基本概念是在 1930 年提出的，他设想使用强大的探照灯来探测大气。事实上，激光雷达已经广泛应用于大气研究和气象学。 激光雷达仪器可以安装在飞机和卫星上进行高空测绘——较近的例子是美国地质调查局的先进机载激光雷达测试研究。美国国家航空航天局确定，激光雷达是未来机器人和载人登月车实现自主、平安着陆的关键技术。
波长因目标而异：从大约 10 微米到大约 250 纳米的紫外线。 通常，光是通过反向散射反射的，而不是来自镜子的纯反射。不同类型的散射用于不同的激光雷达应用：较为常见的是瑞利散射、米氏散射、拉曼散射和荧光反应。通过识别返回信号强度中与波长相关的变化，可以使用适当的波长组合来远程绘制大气成分图。
激光雷达使用提供照明源的有源传感器。能量源撞击物体，反射的能量被传感器检测和测量。通过记录传输脉冲和反向散射脉冲之间的延迟，并通过使用光速来计算行进的距离来确定到物体的距离。光学扫描激光雷达可以进行 3D 成像，因为相机可以发出更大的扫描光束，并利用返回的能量来测量特定区域的空间关系和大小。这是更准确的成像，因为捕获的帧不需要拼接在一起，并且系统对平台移动不敏感，因此失真更少。
可以使用扫描和非扫描系统来实现三维成像。“三维门控观测激光雷达”是一种使用脉冲激光器和快速门控相机的非扫描激光测距系统。目前，已经有利用数字光处理技术进行虚拟光束控制的研究。
