激光雷达可以按照所用激光器、探测技术及雷达功能等来分类。目前激光雷达中使用的激光器有二氧化碳激光器，Er:YAG激光器，Nd：YAG激光器，喇曼频移Nd：YAG激光器、GaAiAs半导体激光器、氦-氖激光器和倍频Nd：YAG激光器等。其中掺铒YAG激光波长为2微米左右，而GaAiAs激光波长则在0.8-0.904微米之间。
根据光与污染剂分子作用原理不同，激光雷达可分为如下几种。
基于吸收原理的激光雷达
几乎所有的由多种原子组成的污染剂(包括化学战剂)都能吸收特定波长的光，不同的化合物吸收的光波长也不一样。要测哪种污染剂，就让激光器发出该污染剂最强烈吸收的那个波长的光。发射光被吸收掉一部分后，总有一少部分反射回探测器，分析接收到的光强度的变化就能察知污染剂的浓度大小。如将激光器发出的光束波长调谐到与待测污染剂的吸收波长相重合并使其频宽小于该污染剂的吸收线宽，这时，就将产生最强烈的吸收效应。这叫共振吸收，基于测量共振吸收的激光雷达叫共振吸收激光雷达。共振吸收时，除产生热能外，还产生荧光。基于测量共振吸收时所产生的荧光强度的激光雷达叫共振荧光激光雷达。
如果使激光器发出两束波长不同的光，其波长分别位于待测污染剂吸收峰和吸收谷的位置，测量两束光通过污染剂后各自的强度，从而计算污染剂浓度，这种方法叫作差分吸收法，用此原理工作的雷达叫差分吸收激光雷达。
米氏散射激光雷达
光波与污染剂分子相互作用除了上述的吸收效应外，还有散射效应。所谓散射是指光在不均匀介质中传播时偏离原来的方向而向各个方向散开的现象。这一现象的产生是因为介质中混杂有折射率各不相同的微小粒子(原子、分子、微粒)之故。如果粒子的径度与光束波长大小相等或稍大于波长，则引起的散射叫米氏散射。米氏散射中入射光波长与反射光波长相等。利用米氏散射原理的激光雷达叫米氏散射激光雷达。
喇曼散射激光雷达
如果用一束频率为υ0的单色光照射污染剂，则在散射光中除了频率为u0的成分之外，还有频率为υ0+Δυ和频率为υ0-Δυ的成分，使入射光频率发生位移的这种散射叫喇曼散射。分子种类不同，其喇曼散射光的频率位移值Δυ也不同，与入射光频率υ0无关。可见，探测后向散射光中的Δυ就可推断是哪种污染剂分子存在。利用这个原理的雷达叫喇曼散射激光雷达。
根据探测技术的不同分类
，激光雷达可以分为直接探测型和相干探测型两种。其中直接探测型激光雷达采用脉冲振幅调制技术（AM），且不需要干涉仪。相干探测型激光雷达可用外差干涉，零拍干涉或失调零拍干涉，相应的调谐技术分别为脉冲振幅调制，脉冲频率调制（FM）或混合调制。按照不同功能，激光雷达可分为跟踪雷达，运动目标指示雷达，流速测量雷达，风剪切探测雷达，目标识别雷达，成像雷达及振动传感雷达。
相干探测型激光雷达又有单稳与双稳之分，在所谓单稳系统中，发送与接收信号共同在所谓单稳态系统中，发送与接收信号共用一个光学孔径。并由发射/接收（T/R）开头隔离。T/R开关将发射信号送往输出望远镜和发射扫描系统进行发射，信号经目标反射后进入光学扫描系统和望远镜，这时，它们起光学接收的作用。T/R开关将接收到的辐射送入光学混频器，所得拍频信号由成像系统聚焦到光敏探测器，后者将光信号变成电信号，并由高通滤波器将来自背景源的低频成分及本机振荡器所诱导的直流信号统统滤除。最后高频成分中所包含的测量信息由信号和数据处理系统检出。双稳系统的区别在于包含两套望远镜和光学扫描部件，T/R开关自然不再需要，其余部分与单稳系统的相同。
