一些固态激光增益介质中掺杂的是过渡金属离子，涉及到的跃迁为三维壳中电子的跃迁。图1给出了通常采用的过渡金属离子和它们的宿主介质。 

一些独特的激光离子为钴离子Co2+，镍离子Ni2+，和铁离子Fe2+。 

过渡金属离子的一个普遍性质就是对应的吸收和激光跃迁的带宽都非常宽，因此可以得到非常大的增益带宽。这是由于电子跃迁与声子（参阅振动激光器）之间强烈的相互作用，引起各向同性展宽。激光活性过渡金属离子通常采用晶体而不是玻璃作为宿主介质，因为晶体的热传导性更好，并且玻璃种的非各向同性展宽也是不利的。 

最重要的基于过渡金属离子增益介质的激光器是钛蓝宝石激光器，也有许多激光器是采用掺铬增益介质，例如 Cr4+:YAG或者Cr3+:LiSAF。比较不常用的激光器例如Co2+:MgF2, Co2+:ZnF2和 Ni2+:MgF2。