Le polyéthylène (PE) est un thermoplastique généralement nommé polyoléfine. Voici quelques-unes des formes courantes du polyéthylène : HDPE, LDPE, LLPE, MDPE et UHMW. Le polyéthylène peut être traité avec un laser CO₂ de 9,3 ou 10,6 microns sans différence visible de qualité. Le polyéthylène n’absorbe pas facilement l'énergie du laser à fibre de 1,06 micron. La découpe au laser du polyéthylène peut être réalisée avec un laser CO₂ pour produire une découpe propre non décolorée avec un bord légèrement relevé près du point d’ablation. La gravure au laser et le marquage au laser du polyéthylène sont possibles avec un laser CO₂. Toutefois, du fait de la température de fusion relativement basse du polyéthylène, la gravure et le marquage par laser peuvent provoquer une fusion localisée et produire une surface non uniforme au point d’interaction du laser.