Osnovna prednost lasera sa četiri-nivoa nad laserima sa tri-nivoa leži u njihovoj superiornoj efikasnosti inverzije broja čestica-što je osnovna pretpostavka laserske oscilacije. U laseru sa tri-nivoa, niži energetski nivo laserske tranzicije je osnovno stanje, a osnovno stanje prirodno akumulira veliki broj elektrona u stanju termičke ravnoteže. Da bi se postigla inverzija populacije (tj. ima više elektrona na gornjem energetskom nivou nego na donjem energetskom nivou), skoro polovina elektrona osnovnog stanja mora biti pumpana na gornji energetski nivo. To zahtijeva izuzetno veliku snagu pumpe, što ne samo da uzrokuje ozbiljan gubitak energije, već i otežava održavanje stabilnog stanja inverzije.
Nasuprot tome, laseri sa četiri-nivoa uvode srednji niži energetski nivo koji nije osnovno stanje. Elektroni koji se pumpaju na najviši energetski nivo (energetski nivo 4) će se brzo opustiti na gornji nivo energije lasera (energetski nivo 3) kroz ne-radijativni prelaz; nakon emitovanja fotona (proces generisanja lasera), elektroni će se prebaciti na niži nivo laserske energije (energetski nivo 2) umjesto da se vrate direktno u osnovno stanje (energetski nivo 1). Ključno je da elektroni na energetskom nivou 2 brzo propadaju u osnovno stanje, ostavljajući energetski nivo 2 skoro praznim. To znači da samo mali broj elektrona koji zauzimaju energetski nivo 3 može brojčano nadmašiti rijetke elektrone na energetskom nivou 2, čime se postiže inverzija populacije pri energiji pumpe koja je mnogo niža od one kod trostepenog lasera-.
Iz perspektive praktične primjene, ova prednost efikasnosti se očituje u tri osnovne prednosti: Prvo, laser sa četiri-nivoa ima nižu graničnu snagu pumpe i energetski je efikasniji, što ga čini prikladnim za male uređaje-niske snage kao što su laseri sa diodnom{2}}pumpom; drugo, lakše je postići kontinuirani talas (CW) rad-tri{4}}lasera je često teško postići zbog visokih zahtjeva za pumpanje i akumulacije topline. Stabilan izlaz kontinuiranog lasera, i dizajn na četiri-nivoa može održati stabilnu inverziju uz izbjegavanje pregrijavanja; konačno, primenjivost talasne dužine lasera sa četiri-stepena je šira. Budući da je niži nivo energije lasera odvojen od osnovnog stanja, njegova struktura energetskog nivoa može biti fleksibilno dizajnirana da pokrije različite opsege talasnih dužina od vidljive svjetlosti (kao što je helijum-neonski laser) do infracrvenog svjetla (kao što je neodimijum itrijum aluminij granat laser).
Ukratko, struktura na četiri-nivoa rješava osnovno usko grlo tri-lasera na nivou - problem zagušenja broja čestica osnovnog stanja. Smanjenjem elektronske gustine nižeg nivoa laserske energije, postiže se efikasnija inverzija broja čestica, manja potrošnja energije i širi raspon scenarija primjene, postajući glavno dizajnersko rješenje za većinu modernih laserskih sistema.
