激光跟踪仪是空间大尺寸三维坐标测量仪器，是一台以激光为测距手段配以反射靶标的仪器，它同时配有绕两个轴转动的测角机构，形成一个完整的球坐标测量系统。
激光跟踪仪由激光测距系统、角度测量系统、跟踪控制系统、电控箱、环境补偿单元、支架、计算机及系统软件、测量标定附件等组成。
激光跟踪仪主要用于大尺寸装配测量，在航天航天器材、汽车、动车、船舶、重型机床、大型机械设备以及机器人领域有着广泛应用。
激光跟踪仪基于球坐标系的便携式坐标测量系统，由 PC、控制主机、跟踪站、目标镜等组成，能对空间运动目标进行跟踪并实时测量目标的空间三维坐标。
建立包含所有光学、机械误差项的全误差运动学模型
激光跟踪仪系统由计算机、跟踪测量站、目标镜组成，将水平和垂直两个方向的角度测量与距离测量结合在一起，构成一个球坐标测量系统；通过目标镜完成空间几何元素测点信息的获取，并通过三维数据分析软件完成对空间几何元素尺寸、尺寸公差与形位公差、空间曲面与曲线的分析计算工作。
主要用于百米大尺度空间三维坐标的精密测量，可用于尺寸测量、安装、定位、校正和逆向工程等应用。如在航空航天领域对飞机零部件及装配精度的测量；在机床行业中对机床平面度、直线度、圆柱度等的测量；在汽车制造中对新车型的在线测量；在高端制造中对运动机器人位置的精确标定。此外，激光跟踪仪的应用还扩展到了造船、轨道交通、核电等领域。
米的国际标准长度已经用光来定义。由于激光发散性很小，测距精度高，人们在几十年前就开始用激光干涉仪来测距离。进而用它测直线度和角度，特别在较长距离的测量中发挥了它的优势。但是激光干涉仪使用时要求找好准直，如果干涉镜或反射镜偏离了激光光轴，那么就出错，而且不能断光再续，必须重新再来，甚至中间有东西当一下光也是如此。这些限制了它在空间坐标测量中的应用，另一方面激光终究是一个测长的工具，要用来做空间测量则必须寻求其他的定位装置。