激光干涉仪是一种利用波（通常是光波、无线电波或声波）干涉现象的测量仪器，测量可以包括波本身的某些特性以及波与之相互作用的材料。也被用来描述使用光波研究位移变化的技术。这种位移测量干涉法广泛应用于精密加工中的标定和机械级运动控制。
激光干涉仪发射单一频率光束射入线性干涉镜，然后分成两道光束，一道光束（参考光束）射向连接分光镜的反射镜，而第二道透射光束（测量光束）则通过分光镜射入第二个反射镜，这两道光束再反射回到分光镜，重新汇聚之后返回激光器，其中会有一个探测器监控两道光束之间的干涉。
若光程差没有变化时，探测器会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。若光程差有变化时，探测器会在每一次光程变化时，在相长性和相消性干涉的两极之间找到变化信号，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。
激光干涉仪是以波长为基本计量单位的，多波长激光器的发展，是实现不同长度“尺子”的基础。激光器可以稳定地输出多种波长的激光，利用光学拍波技术，可以将这些单波长合成为一组波长相近、间隔均匀的“合成波长链”。“合成波长链”是一个塔形结构，塔顶是高一级合成波，其波长长，塔底则是单波长。测量时，干涉仪以不同波长的激光工作，从长波开始，逐级下降，直至单波长。的测量结果是在各种波长干涉下的一组剩余相位，以此可推导出总测量长度，由于每次的测量值都是剩余相位，与测量过程无关，仪器因此不需要导向导轨。
