1970年Nikolai Basov、V. A. Danilychev、Yu. M. Popov在莫斯科Lebedev物理研究所發明了準分子激光，當時使用了氙氣受激發射的電子束激發態二聚體（Xe2），波長為172nm。不久這個技術得到了改善，1975年許多物理研究所開發了以稀有氣體鹵化物（XeBr）為發射源的準分子激光。這些物理研究所包括Avco Everett研究實驗室、Sandia國家實驗室，Northrop技術研發中心，以及美國海軍研究實驗室。繼而他們又開發了以微波放電方式的XeCl準分子激光，此發現使全球準分子研究領域的研究人員倍受鼓舞。
準分子激光技術是微電子芯片制造所需的關鍵技術之一，現已被廣泛應用于高分辨率光刻機。目前最先進的光刻工具是使用深紫外線（DUV）KrF和ArF波長為248nm和193nm準分子激光,也是目前占主導地位的光刻技術，因此也被稱為“準分子激光光刻技術”，這使得晶體管特征尺寸縮小45nm以下。在過去的20年，準分子激光光刻是所謂的摩爾定律繼續前進的關鍵。
準分子激光器的高功率紫外輸出也使其可用于眼科手術和皮膚病治療。準分子激光燈通常是吸收內的第一個一米的十億分（納米）的組織。在1980年 - 1983年，Samuel Blum、Rangaswamy Srinivasan 、James Wynne在IBM的TJ Watson研究中心工作時，他們觀察到紫外線準分子激光對生物材料的效果，通過進一步研究發現，準分子激光精準的切削，是高精度微型手術的理想選擇。這一重大的發現使Blum、Srinivasan、Wynne在2002年進入了美國發明家名人堂，他們隨后的工作還介入了準分子激光血管成形術和美國堪薩斯州立大學首創的準分子激光LASIK手術的研究。XeCl 308nm準分子激光，還可以治療多種包括牛皮癬、白癜風、過敏性皮炎、斑禿、白斑病等皮膚病。
在過去的20多年里，這一技術取得驚人的發展。目前半導體光刻設備的銷售已經達到$400億美元/年，使芯片大小從1990年的0.5微米縮小到2010年小于45nm。預計這一趨勢發展估計，未來10年芯片將會縮小到接近10納米。在激光1960年發明以來，準分子激光光刻技術的發展，從更廣闊的科學和技術的角度上講，是激光50年發展歷史的重要里程碑之一。
