El mecanizado con láser de femtosegundos ofrece alta precisión y un impacto térmico mínimo, lo que lo convierte en una técnica prometedora para procesar materiales duros y frágiles como los diamantes de un solo cristal (SCD). En este estudio, se optimizó sistemáticamente el proceso de mecanizado con láser de femtosegundos para el material SCD con el fin de mejorar tanto la eficiencia del mecanizado como la calidad. Se realizaron experimentos iniciales de un solo factor para explorar los efectos de los parámetros clave del proceso: potencia del láser, velocidad de escaneo y número de escaneos, sobre el rendimiento del mecanizado. Posteriormente, se emplearon experimentos basados en la metodología de superficie de respuesta (RSM) diseñados utilizando el método Box-Behnken para refinar de manera integral el proceso. Se desarrolló un modelo de regresión para analizar los datos, y se evaluaron exhaustivamente los efectos de interacción de los parámetros. El modelo validado identificó un conjunto óptimo de parámetros, lo que resultó en una mejora significativa en el rendimiento del mecanizado. Esta investigación proporciona un marco integral para optimizar los procesos de mecanizado con láser de femtosegundos, ofreciendo valiosos conocimientos críticos para la producción de componentes avanzados y ligeros en industrias como la aeroespacial, instrumentos ópticos y electrónica de alto rendimiento.