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。如圖所示的是固定波長下的大、中、小顆粒的散射譜示意圖。激光粒度儀正是通過設置在不同散射角度的光電探測器陣列測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。

根據米氏散射理論，當顆粒粒徑小到一定程度（如小于波長 的 1/10 左右）時，光強分布變成了兩個相近似對稱的圓（圖 1(1) d<<λ），此時稱為瑞利散射。產生瑞利散射的大粒徑就是激光粒度儀的測試下限。激光粒度儀的測試下限還與激光波長有關，激光波長越長測試下限越大，波長越短測試下限小。研究表明，具有同時測量前向和后向散射光技術，同時具有差分散射譜識別技術的激光粒度儀，在用紅光（波長為 635nm）做為光源時的測量極限為20nm，用綠光（波長為 532nm）時的測量極限為 10 nm。