激光粒度儀測量粒度的原理是米氏散射理論。米氏散射理論用數學語言精確描述折射率為n、吸收率為m、粒徑為d的球形顆粒，在波長為λ的激光照射下，散射光強度隨散射角θ變化的空間分布函數，此函數也稱為散射譜。根據米氏散射理論，大顆粒的前向散射光很強而后向散射很弱；小顆粒的前向散射光弱而后向散射光很強。
激光粒度測量儀正是通過設置在不同散射角度的光電探測器陣列測試這些散射譜來確定顆粒粒徑的大小。對于特定顆粒，這種散射譜在空間具有穩定分布的特征，因此稱此種原理的激光粒度儀又稱為靜態激光粒度儀。
激光粒度儀的動態范圍是由儀器同時能測量的大散射角和小散射角決定的。從原理分析，如果只測量前向散射光，測量下限能達到0.3µm左右；如果光的探測角度范圍擴展到后向，那么測量下限可達到0.1µm。
激光粒度儀的測量過程主要包括背景測量、投樣和攪拌循環、散射光測量、數據反演計算以及報告顯示等。整個過程大約需要1分鐘左右。當然這里不包括前期的樣品制備過程。對難分散樣品，在投入儀器的分散槽之前，需用外置的高功率超聲分散器進行預處理，這個過程從數秒到幾分鐘，視樣品不同而異。不過難分散樣品的預分散對任何儀器都是必須要做的。
