Het fundamentele werkingsprincipe van een laserwaterpas omvat het gebruik van een laserdiode om een laserstraal met een specifieke golflengte uit te zenden, die vervolgens door een optisch systeem wordt gevormd tot een zichtbare referentielijn. De kerncomponenten zijn onder meer de laserdiode (die doorgaans werkt bij golflengten zoals 635 nm, 650 nm of 500–540 nm) en een automatische compensator (een automatisch-nivelleringssysteem).
Het automatische-nivelleringssysteem maakt gebruik van een interne compensator om de geprojecteerde laserlijnen automatisch in een horizontale of verticale positie te houden. Dit systeem past automatisch de richting van de geprojecteerde laser aan wanneer het instrument binnen een bepaald bereik wordt gekanteld (bijvoorbeeld ±3 graden of ±4 graden). Sommige modellen beschikken over een zelf-diagnostisch waterpasmechanisme dat automatisch fijnafstelling-uitvoert bij elke inschakeling-.
Om schokken en trillingen te weerstaan-en zo precisiestabiliteit op de lange- termijn te garanderen- bevatten de apparaten precisie-retentietechnologieën, zoals een "drievoudige- slotstructuur" of "floating core"-technologie. Deze technologieën worden geïmplementeerd via speciaal ontworpen dempingssystemen en zelfkalibratiemodules, waardoor de belangrijkste optische componenten na een botsing snel en automatisch kunnen worden gereset naar de juiste uitlijning.
Het structurele ontwerp van een laserwaterpas kan bestaan uit een frame uit één stuk, vervaardigd uit een aluminiumlegering van ruimtevaart-kwaliteit. Alle plastic onderdelen van de behuizing zijn ontworpen met een holle- schaalstructuur en alle contactoppervlakken zijn afgeschuind om ergonomische bediening te garanderen.
Laserwaterpassen kunnen meerdere onderling orthogonale verticale en horizontale lijnen genereren-bijvoorbeeld vier horizontale lijnen en vier verticale lijnen-en sommige modellen bevatten een neerwaartse loodpunt-functie. De geprojecteerde laserlijnen kunnen 360 graden worden gedraaid via een fijnafstelmechanisme-.
