Um laser de hélio e néon é baseado em um tubo cheio com uma mistura de gás hélio e néon. Uma descarga eléctrica excita os átomos de hélio, que transferem a sua energia para os átomos de néon durante as colisões. O néon tem várias transições laser, sendo a mais popular na região espectral vermelha a 632,8 nm, com outras a 1,15 µm, 543,5 nm (verde), 594 nm (amarelo), 612 nm (laranja), e 3,39 µm. Um determinado comprimento de onda é selecionado usando espelhos ressonadores adequados. Devido ao baixo ganho do laser, a perda do ressonador tem de ser pequena, normalmente abaixo de 1%.
A configuração acima é baseada num tubo de vidro que pode ser usado com diferentes conjuntos de espelhos e é terminado com as janelas Brewster. Os dispositivos de baixo custo têm frequentemente espelhos internos que não podem ser trocados.
Os lasers HeNe típicos têm uma célula de gás com um comprimento de aproximadamente 20 cm, e podem gerar alguns miliwatts de potência de saída em operação de onda contínua a 632,8 nm, usando vários watts de energia elétrica. A qualidade do feixe é geralmente excelente.
Lasers de hélio-neon, particularmente os dispositivos padrão que operam a 632,8 nm, são frequentemente utilizados para fins de alinhamento e competem com os diodos laser, que são mais compactos e eficientes, mas têm propriedades de feixe menos convenientes.