Se investigó una tecnología de soldadura láser para los materiales disímiles acero inoxidable 316L (316L ss) y ácido poliláctico (PLA) para analizar los parámetros del proceso, que tienen una gran influencia en la calidad de la unión. Se utilizaron pruebas ortogonales, pruebas de un solo factor, el método de superficie de respuesta (RSM) y el diseño de Box-Behnken (BBD) para optimizar el diseño experimental. Se realizó un análisis de microscopía metalográfica para clasificar la morfología de la unión en dos categorías: efectiva e inefectiva. La relación de área efectiva se estableció como un método de juicio efectivo para las propiedades mecánicas de la unión. Se investigaron las relaciones matemáticas entre los parámetros del proceso y las propiedades mecánicas de las uniones, y se optimizaron y validaron los parámetros del proceso. Los valores de prueba estuvieron en excelente acuerdo con los valores reales, demostrando así la fiabilidad del modelo propuesto.