O objetivo do presente estudo foi avaliar in vitro, o diagnóstico de cárie oclusal em dentes humanos submetidos ao processo de desmineralização e remineralização, utilizando laser fluorescente. Foram utilizados trinta terceiros molares humanos hígidos, os quais foram divididos em três diferentes grupos de tratamento: Grupo Controle - dentes imersos em solução remineralizante; Grupo Des - dentes imersos em solução desmineralizante e Grupo Des-Re-dentes imersos em solução desmineralizante e em solução remineralizante. Os dentes de cada grupo foram inicialmente submetidos à avaliação para diagnóstico de cárie oclusal utilizando um laser fluorescente e ao final de cada tratamento as amostras foram avaliadas novamente por três examinadores calibrados entre si (correlação de Spearman r=0,87). Os resultados mostraram que o laser fluorescente foi capaz de detectar as variações minerais ocorridas na estrutura dental quando os mesmos foram submetidos ao processo de desmineralização (p<0,05), no entanto o laser fluorescente não foi capaz de detectar diferença significativa (p>0,05) em dentes remineralizados. O laser fluorescente pode ser utilizado como um meio auxiliar no diagnóstico de cárie oclusal, porém pode apresentar resultados falso-positivos em relação ao ganho mineral.