研究以激光为工具对大气的物理和化学性质进行遍感测量的原理和方法。它是光学大气遥感的一部分，由于激光这种新颖光源的出现和迅速发展，而逐渐发展成为一个分支学科。经过短短二十多年的研究与发展，激光大气遥感在下列诸方面均获得一定程度的成功；（1）激光监测大气污染。激光通过米散射可以探测烟、尘，这时回波信号较强，它是光达最广泛的一种应用；利用拉曼散射法和差分吸收法可以探测污染气体的浓度和成分，这是很有潜力的遥感手段。（2）激光探测温、压、湿、风等气象要素。这些都已提出探测方案，有些已取得重要时实验成果。由于激光遥感可以取得这些要素的几乎是同一时刻的空间分布廓线，用来补充甚至代替常规探空探测，所以倍受人们重视．其中尤以激光测风研究为多，并已取得不少令人鼓舞的结果。（3）激光探测云雾、降水和能见度。这种探测主要是基于它们对激光传播的消光特性，利用光达的回波进行分析研究。（4）激光探测高层大气。如用发射能量大、重复频率高见光达测高层大气密度、平流层气溶胶等。这是既经济又简便的手段。由于激光波长与烟、尘等大气气溶胶微粒尺度相当，加上光电探测器的灵敏度高，所以激光探测这类气溶胶具有很高的灵敏度，即使对尺度更小的大气分子，激光也能发挥作用。此外，激光脉宽很窄，使得激光探测具有求量级的空间分辨率，因而能够测得一些大气参数的空间精细结构。从激光大气散射回波中包含的强度、频率、相应、偏振诸因子的多种信息来看，目前大多数只利用了回波强度的信息，相应技术要求也较低，至于频率（如拉曼效应）、相位（如多普勒效应）、偏振（如非球形粒子的偏振）等因子的信息也已陆续引起重视并加以利用，但相应技术要求也较高。值得注意的是，激光大气遥感在气象应用中，应与微波雷达、声达、红外遥感等方法互相配合，以期获得更为丰富的大气探测信息。