Helium-neonilaser perustuu helium- ja neonkaasun seoksella täytettyyn putkeen. Sähköinen hehkupurkaus herättää heliumatomeja, jotka siirtävät törmäyksissä energiansa neonatomeihin. Neonilla on useita siirtymiä laserissa, joista suosituin on punaisella spektrialueella 632,8 nm:ssä, ja muita siirtymiä on 1,15 µm:ssä, 543,5 nm:ssä (vihreä), 594 nm:ssä (keltainen), 612 nm:ssä (oranssi) ja 3,39 µm:ssä. Tietty aallonpituus valitaan käyttämällä sopivia resonaattoripeilejä. Alhaisen laservahvistuksen vuoksi resonaattorin häviön on oltava pieni, tyypillisesti alle 1 %.
Yllä oleva asetelma perustuu lasiputkeen, jota voidaan käyttää erilaisten peilisarjojen kanssa ja joka on päätetty Brewsterin ikkunoilla. Edullisissa laitteissa on usein sisäisiä peilejä, joita ei voi vaihtaa.
Tyypillisissä HeNe-lasereissa on noin 20 cm:n pituinen kaasukenno, ja ne voivat tuottaa muutaman milliwatin lähtötehon 632,8 nm:n jatkuvassa aaltokäytössä käyttäen useita watteja sähkötehoa. Säteen laatu on yleensä erinomainen.
Heliumneonilasereita, erityisesti 632,8 nm:ssä toimivia vakiolaitteita, käytetään usein kohdistustarkoituksiin, ja ne kilpailevat laserdiodien kanssa, jotka ovat pienikokoisempia ja tehokkaampia, mutta joilla on huonommat säteen ominaisuudet.