Nguyên lý hoạt động của lidar, bao gồm cả máy quét lidar 2D hoặc 3D lidar rất giống với radar. Sử dụng tia laze làm nguồn tín hiệu, tia laze xung phát ra từ tia laze sẽ gây ra tán xạ trên cây cối, đường xá, cầu và các tòa nhà chạm vào mặt đất, và một phần sóng ánh sáng sẽ được phản xạ tới bộ thu lidar. Ở trên, được tính toán theo nguyên lý của tia laser, khoảng cách từ lidar đến điểm mục tiêu.

Tia laser xung liên tục quét đối tượng mục tiêu, và sau đó có thể thu được dữ liệu của tất cả các điểm mục tiêu trên đối tượng mục tiêu. Sau khi xử lý hình ảnh với dữ liệu này, có thể thu được hình ảnh ba chiều chính xác. Cũng có thể đo hai hoặc nhiều khoảng cách và tính toán tốc độ thay đổi để có được tốc độ. Đây là và cũng là nguyên lý làm việc cơ bản của lidar phát hiện trực tiếp.