原子やイオンは光（電磁波）を吸収すると、その光のエネルギー（光子の運動エネルギー） E = h ν（h ：プランク定数、ν：光の振動数）を受け取って、光圧という力を光の進行方向へ受ける。ドップラー冷却過程ではこの光圧を利用する。簡潔にするため一次元での説明を行う。まず、冷却しようとしている物質は気化しているものとする。また、圧力は充分に低く、原子（イオン）同士の相互作用は無視できるくらい低い確率でしか起こらないものとする。ここに、左右両方向から、冷却しようとしている原子の吸収波長よりもやや長波長側に調節した同じ強度のレーザー光を照射したとする。もし、原子（イオン）が右に運動していると、左右から照射されている光の原子から見た波長は光のドップラー効果により変化をする。この変化の符号は反対で、具体的には右から照射されている光の波長は原子から見て短くなり、左から照射されている光の波長は長くなる。これにより右から照射されている光の波長は吸収波長により近づき、左から照射されている光の波長は遠ざかることになる。右から照射されている光の吸収確率が増え、左から照射されている光のそれが減ることにより、実質的に左向きの光圧を受けることになる。逆に左に運動している原子は、同様の過程により実質的に右向きの光圧を受ける。左右どちらに運動していても運動方向と反対向きの光圧を受けることになり、原子（イオン）の平均速度は減少する。つまり左右方向の運動について冷却される。これは三次元空間の各軸について同時に行なうことができ、全ての軸について運動エネルギーを減らす、すなわち冷却することができる。なおレーザー光を吸収することで原子（イオン）の得たエネルギーは、原子を励起させたのち自然放射によって放出される。この際の放射は全方向にランダムに起こるため、その際の光圧は原子の平均速度には寄与しない。しかし、原子の温度すなわち運動エネルギーは原子の根二乗平均速度に比例し、これはこの自然放射により増大する。ドップラー冷却過程で到達できる温度はドップラー効果由来の光圧のアンバランスによる冷却効果と、自然放射による加熱効果のつりあいで決まり、使用する原子（イオン）の吸収線の線幅に比例する。ナトリウム、ルビジウム等のアルカリ金属原子、水素、準安定希ガス原子についてはこの線幅はメガヘルツのオーダーであり、ドップラー冷却限界温度はミリケルビンのオーダーとなる。ストロンチウム等のアルカリ土類原子についてはキロヘルツのオーダーの吸収線が使用可能であり、その場合マイクロケルビンのオーダーとなる。
多くのスイス時計メーカーがフランス国境に寄った国内西部に位置する中、ドイツ国境に間近い国内北部のシャフハウゼンに拠点を置き、端的に「質実剛健」と評される独自の社風を持つ時計メーカーとして知られる。スイス企業でありながら1868年創業以来英語社名であるのは、創業者がアメリカ人であったことによる。創業時からスイスの伝統的技術とアメリカの機械自動化の製造技術を一体化し、効率的で完成度の高い時計作りを目指した。懐中時計が主流の時代から高い評価を受け、日本でも高級懐中時計の代名詞となっていた。腕時計が主流の時代になると、天文台コンクールやクロノメーター規格には参加しなかったものの、優秀級クロノメーターよりも厳しい規格を社内で独自に設け、生産した。基本設計が優れていることに加え、部品の材質・仕上げにコストをかけているため、長期にわたって使用しても、メンテナンスさえ怠らなければ、長く新品時の時間的精度を維持できると言われた。1915年から腕時計に参入、懐中時計の時代程ではないにせよ高い知名度を保った。腕時計時代にも高品質と良質な仕上げで評価の高い自社製キャリバーを輩出している。第二次世界大戦前には古い手巻のキャリバー83、角形手巻のキャリバー87などの優品があり、1938年のキャリバー60では、秒針を中心軸配置する「センターセコンド」前提の設計をいち早く採用、秒針が独立したスモールセコンド型の派生としてセンターセコンド機を作っていた競合各社をリードした。ヴァシュロン・コンスタンタンから1944年に移籍した時計技術者アルバート（アルベール）・ペラトン(Albert Pellaton 1898-1976)が辣腕を振るった第二次大戦後も生産合理化を図りながらも高品質を維持、ペラトンが在来型を刷新した手巻のキャリバー89（1946年設計）は、完成度の高い質実剛健な構造で1974年まで生産されるロングセラーとなった。更にペラトンは独自のラチェット動力伝達両回転型「ペラトン式自動巻機構」（1946年開発、特許取得）を備えたキャリバー85系（1950年設計）でも成功を収め、自動巻主流化の潮流にいち早く乗っている。ペットネームを持たない製品が多いが、数少ない例外であり高い耐磁性能を持つ『インヂュニア』（Ingenieur 、1955年発売）、ヨットマンのために特殊ラバーで衝撃を吸収する『ヨットクラブ』（Yacht Club ）等のモデルは、アンティーク市場において非常に高い人気がある。パイロットウォッチの『マークシリーズ』はマーク11までキャリバー89を搭載していたが、マーク12以降はジャガールクルト、エタの機械を採用している。クォーツ式腕時計用ムーブメントベータ21の開発に参画、1970年には『ダ・ヴィンチ』に搭載して発売した。安価な日本製クォーツ式時計が市場を席巻し、時計の価格が大幅に下落したため、機械式の製品では懐中時計以外の自社製ムーブメントの開発・生産を打ち切り、安価なエタ製の汎用機械を搭載するようになった。多くの一流時計メーカー同様、企業存続のための、止むを得ない選択だった。エタ製の機械には大幅に独自のカスタマイズを施しているといわれる。70年代初頭まではロレックスよりも格上の高級ブランドとして認知されていたが、エタ製の機械の採用に伴い、かつてのブランドイメージと人気を失ったことは、否めない。一方でエタ社に製品の改良要望を行っており、エタ社製品の精度や製品検査体制に影響を与えたといわれている。80年代中ばに入ると、機械式時計の人気が再び世界的な高まりを見せるようになり、とりわけマニュファクチュールのブランドが人気を集める。この時代に、エタ製キャリバーの独自改良製品によってIWC製品の評価を高めたのは、ペラトンの薫陶を受けたIWC生え抜き技術者のクルト・クラウスであった。2000年に、エタ製の機械をベースとしてペラトン式自動巻機構を採用したキャリバー5000を開発、少数ながら『インヂュニア オートマチック』や『ポルトギーゼ オートマチック』等に搭載し製造するようになった。ダイムラーの高級車ブランド、AMGとコラボレートした『インヂュニアオートマチックAMG』もリリースしている。現在は「ポートフィノ」「インジュニア」「ポルトギーゼ」「アクアタイマー」「パイロットウォッチ」「ダ・ヴィンチ」の6つの商品ラインから構成されており、活性化の為に毎年１つのラインを一新する手法がとられている。