Un laser elio-neon è basato su un tubo riempito con una miscela di gas elio e neon. Una scarica elettrica eccita gli atomi di elio, che trasferiscono la loro energia agli atomi di neon durante le collisioni. Il neon ha diverse transizioni laser, la più popolare è nella regione spettrale rossa a 632,8 nm, con altre a 1,15 µm, 543,5 nm (verde), 594 nm (giallo), 612 nm (arancione), e 3,39 µm. Una particolare lunghezza d’onda viene selezionata utilizzando gli specchi risonatori adatti. A causa del basso guadagno del laser, la perdita del risonatore deve essere piccola, tipicamente sotto l’1%.
La configurazione di cui sopra è basata su un tubo di vetro che potrebbe essere usato con diversi set di specchi ed è terminato con finestre Brewster. I dispositivi a basso costo spesso hanno specchi interni che non possono essere scambiati.
I laser HeNe tipici hanno una cella a gas con una lunghezza di circa 20 cm, e possono generare alcuni milliwatt di potenza di uscita in funzionamento ad onda continua a 632.8 nm, utilizzando diversi watt di potenza elettrica. La qualità del fascio è solitamente eccellente.
I laser a elio-neon, in particolare i dispositivi standard che operano a 632,8 nm, sono spesso usati per scopi di allineamento e sono in competizione con i diodi laser, che sono più compatti ed efficienti ma hanno proprietà del fascio meno convenienti.