激光浓缩法成为人们关注的焦点已经有一段时间了。它可能会成为第三代的浓缩技术，并有望降低能量的投入、节约成本的消耗、减少尾料的检测，从而具有明显的经济性优势。其中一种激光法基本上已经做好了投入商用的准备。激光法按分离对象可分成两类：原子法和分子法。

原子蒸汽激光同位素分离法（简称AVLIS或法语的SILVA）从上世纪70年代开始发展。1985年，美国政府支持该方法作为新的技术取代气体扩散法，因为气体扩散工厂将在21世纪初结束商业运营。但是，在研发领域投入20亿美元后，美国更喜欢SILEX即使用分子法，原子法即被放弃。法国在其SILVA上的工作现在也已停止，随后进行的是一个证实原子法是否科学、技术上是否可行的项目，用时4年至2003年为止。在项目的进行期间，已生产了200kg丰度为2.5%的浓缩铀。

原子蒸汽法的工作原理是光子电离，也就是用高能激光电离铀金属蒸汽内特定原子（在一定频率光的照射下，一个电子会从原子中激发出来。激光技术用于铀元素时使用的频率可以使铀235发生电离，但铀238不会）。带正电荷的铀235离子之后会被吸收到带负电的板上而被收集。激光技术的原子法也可以用于钚的同位素分离。

经过研究所得大部分分子法的工作原理是使用类似原子法的调谐激光打破六氟化铀中铀与氟之间六个化学键的其中之一，从而将六氟化铀光离解为五氟化铀离子。之后就可以将电离产生的五氟化铀离子从含铀238的未受影响的分子中分离出来，实现同位素的分离*。比起原子法，使用六氟化铀的分子法更适用于常规的核燃料循环。

*这种方法同样可以用于锂元素的分离，在磁场作用下取走其它锂离子，剩下纯的锂7。

用分子法浓缩铀的方法中最主要的是SILEX法，它采用六氟化铀进行分离，现作为“全球激光浓缩项目（GLE）”为人所知。2006年通用能源开始了与澳大利亚Silex公司就第三代SILEX法的合作。这项合作让通用公司（现在是日立和通用）可以在美国建设一个工程级规模的试验回路，以及之后的试验工厂或者可能的级联装置。它将在2012年开始运行，并扩展为一个完整的商用工厂。除了2000万美元的前期投入和后续的付款外，协议还将产生7-12%的专利费用，具体数字取决于商用技术的成本可以降到多低。2008年间，Cameco公司耗费1.24亿美元购买了24%的份额，也加入了GLE项目，而通用和日立的份额则是51%和25%（此前在1996年USEC已经获得了评估和开发SILEX分离铀技术的权利，但在2003年离开了该项目）。

通用公司称SILEX（他们称之为GLE）技术是“改变游戏规则的技术”，并且有“极高的可能”成功。通用公司和日立公司正在完成测试回路的项目，初始阶段它的性能成功符合标准，商业设施的工程设计也已经开始。位于全球核燃料（GNF）在加州北部Wilmington燃料元件设施的GLE测试回路现由大东方控股运营——GNF是通用、东芝和日立的合作伙伴。

2007年10月美国两家最大的核公司：Exelon公司和Entergy公司，在全球激光浓缩公司（GLE）的铀浓缩服务的意向协议上签了字。如果需要发展商业级别的GLE工厂，两家公司将会为GLE提供支持。2010年8月，TVA同意若项目获利，它将向GLE购买4亿美元的浓缩服务。

2009年中，大东方控股提交了该GLE工厂的最后一部分许可申请，预计需要NRC用30个月的时间进行处理。2012年2月末NRC公布了这个项目的环境友好审查。其安全评估发现，这个项目在特殊核材料和涉密事物、材料控制、会计上的实物保护，为设施运营的安全保障提供了充分的基础。NRC的原子能安全和许可局在7月审查项目后，于2012年9月颁发了公司建设和运营达600万SWU每年产量工厂的完全许可。至于是否继续在Wilmington建设完全的浓缩设施，这方面的商业考虑GLE现在也将做出积极的决定。2014年起，这个项目可以将铀235的丰度提升至8%，并投入运营，它的年产值也将在2020年上升到600万分离功单位（SWU）。

Silex公司也正在悉尼附近开发该技术在分离硅和锆的稳定同位素方面的应用。
CRISLA是另一种分子激光同位素分离方法，正处于发展的早期阶段。该方法中，气体受特定波长激光照射，使得只有铀235被激发。整个气体处于足以使未电离气体凝结或在寒冷的表面冷凝的低温，但气体中受激发的分子不会像未激发分子一样发生冷凝。故而，气体在冷壁发生冷凝，而从系统中排出的气体则会富集受激发的铀235同位素。作为发展该技术的公司，Neutrek的目标是在美国建立该技术的试验工厂。