עקרון הפעולה הבסיסי של מפלס לייזר כולל שימוש בדיודה לייזר כדי לפלוט קרן לייזר באורך גל מסוים, אשר מעוצבת לאחר מכן על ידי מערכת אופטית לקו התייחסות גלוי. מרכיבי הליבה שלו כוללים את דיודת הלייזר (פועלת בדרך כלל באורכי גל כגון 635nm, 650nm או 500-540nm) ומפצה אוטומטית (מערכת פילוס אוטומטית).
מערכת -הפילוס האוטומטית משתמשת במפצה פנימית כדי לשמור אוטומטית על קווי הלייזר המוקרנים במצב אופקי או אנכי. מערכת זו מתאימה אוטומטית את כיוון הלייזר המוקרן בכל פעם שהמכשיר מוטה בטווח מסוים (לדוגמה, ±3 מעלות או ±4 מעלות). דגמים מסוימים כוללים מנגנון פילוס-עצמי שמבצע אוטומטית כוונון- עדין וכיול בכל הפעלה-.
כדי לעמוד בפני זעזועים ורעידות-ובכך להבטיח-יציבות מדויקת לטווח ארוך-המכשירים משלבים טכנולוגיות שימור מדויקות{{3}, כגון "מבנה נעילה משולש-" או טכנולוגיית "ליבה צפה". טכנולוגיות אלו מיושמות באמצעות מערכות שיכוך שתוכננו במיוחד ומודול -כיול עצמי, המאפשרות לרכיבים האופטיים הליבה להתאפס במהירות ובאופן אוטומטי ליישור הנכון שלהם בעקבות פגיעה.
העיצוב המבני של מפלס לייזר עשוי לכלול מסגרת חד-גוף הבנויה מסגסוגת אלומיניום בדרגת תעופה וחלל. כל רכיבי הפלסטיק של המארז מתוכננים עם מבנה מעטפת חלול-, וכל משטחי המגע מחורצים כדי להבטיח טיפול ארגונומי.
מפלסי לייזר מסוגלים ליצור מספר קווים אנכיים ואופקיים אורתוגונליים-לדוגמה, ארבעה קווים אופקיים וארבעה קווים אנכיים-ודגמים מסוימים כוללים פונקציית אנך-למטה. ניתן לסובב את קווי הלייזר המוקרנים ב-360 מעלות באמצעות מנגנון כוונון עדין-.
