Aim: To describe, based on an integrative literature review, the possible molecular mechanisms underlying the effect of low-level laser therapy (LLLT) on osteoblastic differentiation. Materials and methods: PubMed constituted the research database, where general search filters were used and, later, specific ones for the primary pathways involved in the process under analysis. Previously, inclusion and exclusion criteria were adopted for selecting articles within the proposed theme. Results: A total of 223 articles were found, but only 38 matched the established criteria after the screening. The molecular mechanisms suggested for the effect of LLLT on osteoblast differentiation are the classic mitochondrial mechanisms, the induction of expression of osteogenic genes (especially RUNX2, OSX, and DLX5), and growth factors (TGF-β1, BMP, IGF-1), as well as the Smad, Wnt/β-catenin, ERK, and Akt signaling pathways. The participation of calcium ion channels (TRP) and modifications of the actin cytoskeleton also seem to be potential mechanisms. Conclusion: Despite the possible involvement of the pathways described based on experimentation, the literature still lacks studies aimed at understanding and proving the performance of the elements highlighted in the event of differentiation of osteoblasts induced by LLLT. Therefore, more studies to elucidate this phenomenon need to be carried out.Objetivo: Descrever, a partir de uma revisão integrativa da literatura, os possíveis mecanismos moleculares subjacentes a terapia a laser de baixa intensidade (LLLT) no processo de diferenciação osteoblástica. Material e métodos: O PubMed constituiu a base de dados da pesquisa, onde foram utilizados filtros de busca geral e, posteriormente, específicos para as principais vias envolvidas no processo em análise. Previamente, critérios de inclusão e exclusão foram adotados para a seleção dos artigos dentro do tema proposto. Resultados: Um total de 223 artigos foram encontrados, mas, após a triagem, somente 38 corresponderam aos critérios estabelecidos. Os mecanismos moleculares sugeridos para os efeitos da LLLT na diferenciação dos osteoblastos são os mecanismos clássicos mitocondriais, a indução da expressão de genes osteogênicos (especialmente, RUNX2, OSX e DLX5) e dos fatores de crescimento (TGF-β1, BMP, IGF-1), bem como as vias de sinalização Smad, Wnt/β-catenina, ERK e Akt. A participação dos canais iônicos de cálcio (TRP) e as alterações do citoesqueleto de actina também parecem ser mecanismos potenciais. Conclusão: Apesar do potencial envolvimento das vias descritas com base na experimentação, a literatura ainda carece de trabalhos direcionados para a compreensão e comprovação da atuação dos elementos destacados no evento da diferenciação dos osteoblastos induzida pela LLLT. Portanto, mais estudos almejando elucidar esse fenômeno precisam ser realizados.