激光内雕的原理是光的干涉现象。将两束激光从不同的角度射入透明物体，准确地交汇在一个点上。由于两束激光在交点上发生干涉和抵消，其能量由光能转换为内能，放出大量热量，将该点融化形成微小的空洞。由机器准确地控制两束激光在不同位置上交汇，制造出大量微小的空洞，最后这些空洞就形成了所需要的图案，这就是激光内雕的原理。

实际上，目前激光加工技术已经十分成熟，除激光浮雕外，还有激光内雕等更为高端的应用，即在不破坏材料表面的情况下，对材料内部进行雕刻加工。其原理是利用非线性光学现象——透明材料虽然一般情况下对激光是透明的，不吸收激光能量，但是在足够高的光强下会产生非线性效应，比如多光子电离、阈上电离等，所以在强度足够高的激光聚焦点，透明物质会在短时间内吸收激光能量而产生微爆裂，大量的微爆裂点排列成所需要的图案。