Een helium-neonlaser is gebaseerd op een buis gevuld met een mengsel van helium- en neongas. Een elektrische gloeiontlading wekt heliumatomen op, die tijdens de botsingen hun energie overdragen op neonatomen. Neon heeft verschillende lasertransities, waarvan de meest populaire in het rode spectrale gebied bij 632,8 nm ligt, met andere bij 1,15 µm, 543,5 nm (groen), 594 nm (geel), 612 nm (oranje), en 3,39 µm. Een bepaalde golflengte wordt gekozen met behulp van geschikte resonatorspiegels. Vanwege de lage laserwinst moet het resonatorverlies klein zijn, gewoonlijk minder dan 1%.
De bovenstaande opstelling is gebaseerd op een glazen buis die met verschillende spiegelsets kan worden gebruikt en die is afgesloten met Brewster-vensters. Goedkope apparaten hebben vaak interne spiegels die niet kunnen worden verwisseld.
Typische HeNe-lasers hebben een gascel met een lengte van ruwweg 20 cm, en zij kunnen een paar milliwatt uitgangsvermogen genereren in continugolfbedrijf op 632,8 nm, met gebruikmaking van enkele watts elektrisch vermogen. De straalkwaliteit is gewoonlijk uitstekend.
Helium-neonlasers, vooral de standaardapparaten die werken bij 632,8 nm, worden vaak gebruikt voor uitrichtingsdoeleinden en concurreren met laserdioden, die compacter en efficiënter zijn, maar minder geschikte straaleigenschappen hebben.