El tipo más común de telémetro láser funciona según el principio del "tiempo de vuelo", enviando un pulso láser en un rayo estrecho hacia el objeto y midiendo el tiempo que le toma al pulso rebotar del objetivo y retornar al emisor.
Debido a la alta velocidad de la luz, esta técnica no es apropiada para mediciones submilimétricas de alta precisión, donde se utilizan con frecuencia la triangulación y otras técnicas El pulso puede estar codificado para reducir la probabilidad que el telémetro sea interferido.
Sabiendo la velocidad de la luz y con una medición precisa del tiempo transcurrido, se puede calcular la distancia.
Los telémetros láser ofrecen una distancia exacta de los objetivos situados más allá del alcance efectivo a francotiradores y artilleros.
En el segundo caso, el módulo del telémetro está integrado con el equipo de observación diurno, nocturno y térmico.
El rayo láser solo se refleja en su retrorreflector, por lo cual la medición exácta de distancias está garantizada.
Los telémetros láser pueden ser efectivamente empleados en diversos deportes que requieran mediciones de distancia precisas, tales como golf, caza y tiro con arco.
Muchos telémetros vienen con características avanzadas, tales como CAD (compensación del ángulo de distancia) y capacidad multidistancia.
El CAD puede ser calculado manualmente con la regla del fusilero, pero es usualmente mucho más sencillo dejar que el telémetro lo haga mientras uno está cazando.
Muchos cazadores del este de Estados Unidos no necesitan un telémetro, pero muchos cazadores del oeste los necesitan, debido a las largas distancias de disparo y a los espacios más abiertos.
Los telémetros láser también son empleados en varias industrias, como construcción, renovación y bienes raíces como alternativa a la cinta métrica.