1970年Nikolai Basov、V. A. Danilychev、Yu. M. Popov在莫斯科Lebedev物理研究所发明了准分子激光，当时使用了氙气受激发射的电子束激发态二聚体（Xe2），波长为172nm。不久这个技术得到了改善，1975年许多物理研究所开发了以稀有气体卤化物（XeBr）为发射源的准分子激光。这些物理研究所包括Avco Everett研究实验室、Sandia国家实验室，Northrop技术研发中心，以及美国海军研究实验室。继而他们又开发了以微波放电方式的XeCl准分子激光，此发现使全球准分子研究领域的研究人员倍受鼓舞。
准分子激光技术是微电子芯片制造所需的关键技术之一，现已被广泛应用于高分辨率光刻机。目前最先进的光刻工具是使用深紫外线（DUV）KrF和ArF波长为248nm和193nm准分子激光,也是目前占主导地位的光刻技术，因此也被称为“准分子激光光刻技术”，这使得晶体管特征尺寸缩小45nm以下。在过去的20年，准分子激光光刻是所谓的摩尔定律继续前进的关键。
准分子激光器的高功率紫外输出也使其可用于眼科手术和皮肤病治疗。准分子激光灯通常是吸收内的第一个一米的十亿分（纳米）的组织。在1980年 - 1983年，Samuel Blum、Rangaswamy Srinivasan 、James Wynne在IBM的TJ Watson研究中心工作时，他们观察到紫外线准分子激光对生物材料的效果，通过进一步研究发现，准分子激光精准的切削，是高精度微型手术的理想选择。这一重大的发现使Blum、Srinivasan、Wynne在2002年进入了美国发明家名人堂，他们随后的工作还介入了准分子激光血管成形术和美国堪萨斯州立大学首创的准分子激光LASIK手术的研究。XeCl 308nm准分子激光，还可以治疗多种包括牛皮癣、白癜风、过敏性皮炎、斑秃、白斑病等皮肤病。
在过去的20多年里，这一技术取得惊人的发展。目前半导体光刻设备的销售已经达到$400亿美元/年，使芯片大小从1990年的0.5微米缩小到2010年小于45nm。预计这一趋势发展估计，未来10年芯片将会缩小到接近10纳米。在激光1960年发明以来，准分子激光光刻技术的发展，从更广阔的科学和技术的角度上讲，是激光50年发展历史的重要里程碑之一。
