ヘリウム・ネオンレーザーは、ヘリウムとネオンの混合ガスで満たされたチューブをベースにしています。 ヘリウム原子はグロー放電により励起され、そのエネルギーは衝突の際にネオン原子に伝達される。 ネオンにはいくつかのレーザー遷移があり、最もポピュラーなのは632.8 nmの赤のスペクトル領域で、他に1.15 μm、543.5 nm（緑）、594 nm（黄）、612 nm（オレンジ）、3.39 μmにも存在する。 特定の波長は、適切な共振器ミラーを使用することで選択される。 レーザーの利得が低いため、共振器の損失は小さくする必要があり、通常1%以下です。
上記のセットアップは、異なるミラーセットで使用可能なガラス管に基づいており、ブリュースター窓で終端されている。 低価格の装置では、交換できないミラーを内蔵していることが多い。
一般的なHeNeレーザは、長さ約20cmのガスセルを持ち、632.8nmの連続波動作で、数ワットの電力を使って数ミリワットの出力を発生させることができます。 通常、ビームの品質は優れています。
ヘリウムネオンレーザー、特に632.8nmで動作する標準的なデバイスは、アライメント目的でよく使われ、よりコンパクトで高効率だがビーム特性が不便なレーザーダイオードと競合している。