CO2激光打标机的激光主要工作物质由是由氦气、氮气和二氧化碳气体组成.氮分子受到激发后与二氧化碳分子相碰撞并把能量传给二氧化碳分子，二氧化碳分子形成粒子数反转并发出激光。
CO2激光打标机激光器中的激光管，最外一层是储气管，中间一层是水冷套管，最里面一层是放电管。放电管的输出功率与长度成正比,在一定范围内，放电管的功率随放电管长度的增加而增加，每米放电管的功率也随之增加。
二氧化碳发出的光为红外光，因为普通光学玻璃对红外光不透,所以CO2激光打标机的反射镜需要应用透红外光的材料.在CO2激光打标机的全反射镜中心开一小孔,再密封上一块能透过CO2激光的红外材料，以封闭二氧化碳气体。使CO2激光打标机谐振腔内的一部分激光从这一小孔射出，形成一束对外输出的激光。