激光致冷就是利用激光的辐射压力对中性气体原子的热运动产生阻尼，使原子速度减慢，温度降低。

通俗一点来说，将激光进行适度调谐，光子在撞向原子后弹开，在此时，激光会带走一部分能量，从而降低温度。但是要注意，不是所有的激光都能制冷，只有精确调谐的才可以。

采用两束反向传播的激光照射中性原子，使一束激光与该中性原子运动相同，另一束激光与其运动方向相反，总的作用效果是使原子受到阻力。若用3或6个相互垂直的反向传播激光束照射中性原子，可使其各方位的热运动被减慢而冷却。

激光致冷可以消除一级与二级多普勒频移，以便建立更好的频率基准。这对计时、精密计量和导航有重要意义。利用呈分布（如高斯分布）光强的激光束可以抓住冷却的中性粒子，使之随光束的移动而移动的现象称为“光镊”效应，如利用“光镊”子将单个DNA分子拉直，或观察微生物在“光镊”中的运动。因此，“光镊”技术在生物学的细胞、线粒体和染色体三个层次上有重要的应用。

在玻色爱因斯坦凝聚态中，科学家通过激光来冷却原子，从而达到极低的温度。