Lasery na swobodnych elektronach z zakresu ultrafioletu i promieniowania rentgenowskiego wytwarzają niezwykle krótkie, spójne i jasne laserowe impulsy fotonowe, które umożliwiają obrazowanie materii w rozdzielczości atomowej i w skalach czasowych krótszych niż charakterystyczne ruchy atomowe. W impulsach o czasie trwania około 50 femtosekund zapewniają one tyle fotonów, ile otrzymuje się w 1 sekundzie z nowoczesnych synchrotronów z pierścieniem akumulacyjnym. Laser na swobodnych elektronach FLASH w DESY w Hamburgu, był pierwszym FEL w zakresie widm miękkiego promieniowania rentgenowskiego, zaczął działać jako obiekt użytkownika latem 2005 r., i przez prawie 5 lat był jedynym urządzeniem FEL o tak krótkiej długości fali na świecie.
Chociaż podstawowa zasada leżąca u podstaw działania lasera na swobodnych elektronach jest prosta, zbudowanie działającego urządzania emitującego promieniowanie w zakresie rentgenowskim jest trudne i kosztowne.