隨著激光技術的發展，激光器向著更快脈沖、更高能量、更短波長的方向邁進，這給激光材料加工帶來了革命性的進步。這主要體現在超快脈沖激光加工可以得到遠高于長脈沖激光加工的精度，最高可以達到亞微米甚至納米。超快脈沖激光除了可以進行材料切割打孔等基本加工之外，還能夠實現材料表面的加工與改性，對透明材料內部的加工與改性，實現了其他加工方法無法實現的高精度、復雜形狀元器件的加工。
另外超快脈沖激光幾乎可以與任何材料相互作用，可用于激光加工的材料不受限制。對于超硬、易碎、高熔點、易爆等材料的加工，更具有其他方法所無法匹敵的優勢。
由于飛秒激光的超快速時間和超高峰值功率的特性，在飛秒激光用于材料加工時，具有如此高峰值光強和極短持續時間的光脈沖與物質相互作用，能夠以極快的速度將其全部能量注入到很小的作用區域，瞬間內的高能量密度沉積將使電子的吸收和運動方式發生變化，避免了激光線性吸收而導致能量轉移和擴散等的影響，從而在根本上改變了激光與物質相互作用的方式，使飛秒激光加工成為具有超高精度，超高空間分辨率，以及性的材料適應性的非熱熔冷處理過程，開創了激光加工的嶄新領域。
飛秒激光加工是基于多光子非線性吸收和電離機制，而不是光子能量線性吸收而形成的熱積累，因此，避免了熱傳導效應。當飛秒光脈沖作用于材料的表面或者透明材料的內部，由于光脈沖的持續時間極短，光脈沖的作用區域極小，光強度高，通過非線性吸收過程，激光脈沖的能量來不及向作用點周圍傳遞，光脈沖的作用過程或者加工過程就已經結束，因此產生的熱量幾乎可以忽略不計，被加工的材料幾乎沒有熱損傷。
