التضخيم الليزري هو عملية تضخيم نبضات الليزر بشكل قوي وفعال. يتم ذلك عن طريق إرسال نبضات من الليزر عبر مادة تعدل تردد وطاقة النبضات، ثم تُضخّم هذه النبضات بشكل تدريجي من خلال العديد من الأنابيب الرقيقة المليئة بالغاز.
يستخدم التضخيم الليزري في الفيزياء الكيميائية لتضخيم نبضات الليزر قبل استخدامها في البحوث العلمية والصناعية. ويؤدي زيادة قوة الليزر إلى زيادة كفاءته في تطبيقات كثيرة، مثل تقطيع وحفر الأشياء، أو توجيه الطاقة بدقة عالية في المعالجة الحرارية.
وتستخدم الأشعة الليزرية بشكلٍ لافت في الكيمياء الحيوية حيث تستخدم لإجراء التحليل الطيفي للأدوات الحيوية بين الخلايا المختلفة وسكانرات الأدوية، كما يتم استخدام الأشعة الليزرية لإنتاج نانو حبيبات وآلات حداثة و تحليل مادية الطبيعة وصحة الإنسان و المزيد من الاستخدامات التقنية الهامة.