化学激光器是另外一类特别的气体激光器，其泵浦源为化学反响所开释的能量。这种激光器大部门以份子跃迁方法事情，典范波长范畴为近红外到中红外谱区。最重要的有氟化氢（HF）和氟化氘（DF）两种装配。前者可以在2.6～3.3微米之间输入15条以上的谱线；后者则约有25条谱线处于3.5～4.2微米之间。这两种器件今朝都可完成数兆瓦的输入。其余化学份子激光器包含波长为4.0～4.7微米的溴化氢（HBr）激光器，波长4.9～5.8微米的一氧化碳（CO）激光器等。迄今独一已知的操纵电子跃迁的化学激光器是氧碘激光器，它具备高达40％的能量转换服从，而其1.3微米的输入波长则很容易在大气中或光纤中传输。

化学激光器有脉冲和连续两种事情方法。脉冲装配起首于1965年发明，连续器件则于4年后问世。此中氟化氢和氟化氘激光器因为可以得到很是高的连续功率输入，其潜伏军事利用很快引发人们的乐趣。在“星球大战”筹划的鞭策下，美国于80年月中期以3.8微米波长、2.2兆瓦功率的氟化氘激光器为底子，研制出“中红外先辈化学激光装配”，在计谋防备发起局1988年提交国会的陈述中，称其为那时“自由世界能量最大的高能激光体系”。而氧碘激光器则在质料加工中获得利用，并可望用于受控热核聚变反响。化学激光器近来的成长标的目的包含以数十兆瓦为方针进一步增长连续器件的输入功率；高兴进步氟化氢激光的光束品质和亮度；并摸索由氟化氢激光器得到1.3微米左右短波长输入的大概性。