1964 wurde von C. Kumar N. Patel bei den Bell Laboratories der CO2 Laser entwickelt. Umgangssprachlich wird dieser leistungsstarke Laser auch als Kohlendioxidlaser bezeichnet. Sein Lasermedium ist Kohlendioxid mit einem 4-Niveau-System. Der Kohlendioxidlaser ist neben den Festkörperlasern einer der leistungsstärksten Lasern und wird in vielen Bereichen der Industrie eingesetzt. Der CO2 Laser kann Ausgangsleistungen von bis zu 80 kW und Pulsenergien bis 100 kJ erreichen. CO2 Laser sind relativ effizient und günstig und der Wirkungsgrad liegt bei etwa 15% bis 20%.