电离辐射探测器作为实验核物理的技术分支，对核物理的发展具有重要作用。德国物理学家W.C.伦琴（威廉·康拉德·伦琴，Wilhelm Conrad Röntgen，1845～1923）在1895年借助于氰亚铂酸钡荧光屏发现了X射线；法国物理学家A.H.贝克勒尔（亨利·贝克勒尔，Antoine Henri Becquerel，1852～1908）在1896年借助于核径迹探测器——乳胶，首先发现了天然放射性现象。

19世纪末20世纪初，核辐射粒子开始被发现，当时主要使用了空气电离室、硫化锌闪烁体和照相底片等。20世纪30年代前后，出现了与核物理相关的加速器，从此开始研制了线性放大器、脉冲计数器、盖革-米勒（G-M）计数器、正比计数器（正比计数管）、云雾室和磁谱仪等。40年代，主要研制了与发光现象有关的闪烁计数器和光电倍增管。50年代初，NaI(Tl)闪烁探测器商品化，γ射线能谱测量成为可能。50年代末，发明了火花室，特别是流光室得到很快的发展，并出现了利用Ge、Si反向P-N结探测带电粒子的半导体探测器。60年代以后，半导体探测器的发展使其在X、γ射线能谱学方面取得了重要成就，在正比计数管的技术基础上发展了多丝正比室和多丝漂移室，并成为高能物理大科研装置粒子探测的主要探测器。70年代，高纯锗（HPGe）探测器的研制和发展，在γ射线和带电粒子领域开辟了新的应用，Si(Li)探测器的系列化，以及HPGe探测器等半导体探测器的迅速发展，成为核物理、粒子物理学科使用的主要探测器。80年代，将Si平面加工工艺用到Si探测器的制备工艺中，硅光电二极管与闪烁体结合又开发出了线性阵列和面阵闪烁探测器。80年代中期，由于超导核辐射探测器更高的能量分辨能力（毫电子伏量级），可进行中微子质量的测量，能谱分布，暗物质和磁单极子的探测得到重视和发展。90年代，随着科学技术的发展，碲化镉、碲锌镉半导体晶体生长技术的不断改进，单晶材料的性能不断提高，探测器的性能也随之不断提高。90年代后期，在雪崩光电二极管的基础上成功研制硅光电倍增器，因体积小、不易受磁场干扰，受到了高能物理、核医学成像等领域的关注。气体电离室也通过特殊结构设计了毫米级的阵列探测器，借助于微电子技术研制了微条气体室和基于气体电子倍增器（GEM）的面阵探测器。探测器像素的小型化、线阵化和面阵化促进了数字辐射成像技术的发展。

电离辐射粒子穿过物质时都将与物质发生相互作用，物质吸收一部分或全部能量而产生电离或激发作用。如果粒子是带电的，其电磁场与物质中原子的轨道电子直接相互作用。如果是γ射线或X射线，则先经过一些中间过程，发生光电效应、康普顿效应或电子对效应，把能量部分或全部传给物质的轨道电子，再产生电离或激发。对于不带电的中性粒子——中子，主要是通过核反应产生带电粒子或γ射线，然后在介质中产生电离或激发。电离辐射探测器就是用适当的探测介质与粒子发生相互作用，在探测介质中产生的电离或激发，转变为各种形式的直接或间接信号信息。

按探测核辐射的物理过程可以分为电离型探测器和发光型探测器。常用的电离型探测器有电离室、正比计数管、G-M管、半导体探测器以及部分粒子径迹探测器（如核乳胶、固体径迹探测器、云室和气泡室等）；发光型探测器有闪烁探测器、热释光探测器、光释光探测器以及火花室、流光室等。

按输出信息的方式主要分为非电信号探测器和电信号探测器。非电信号探测器是粒子入射到探测器后，经过一定的处置才给出为人们感官所能接受的信息，一般经过照相、显影或化学腐蚀等过程，如核乳胶、固体径迹探测器、云室、气泡室、火花室、流光室等。还有经过加热或光激发能给出与被辐射照射量有关的光输出的探测器，如热释光探测器、光释光探测器。电信号探测器是探测器接收到入射粒子后，立即给出相应的电信号，经过电子线路放大、处理，就可以进行记录和分析，是最常见和使用最广的探测器。

电信号探测器按探测器灵敏区工作介质可分为气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器三大类。

气体探测器以气体为工作介质，由入射粒子在其中产生的电离效应引起输出信号。按产生信号的工作机制不同，主要有电离室、正比计数管、G-M管以及自熄流光管。电离室按结构形式以及检测对象划分，常见的有平行板型电离室、圆柱形电离室、屏栅电离室、裂变电离室等。正比计数管根据其灵敏气体以及检测对象可分X、γ射线正比管，三氟化硼正比管和氦-3正比管等，在单个正比管的基础上发展了多丝正比室和漂移室。G-M管可分为非自熄G-M管和自熄G-M管，在自熄G-M管中主要分为有机管和卤素管。

闪烁探测器由闪烁体和光转换器件组成，闪烁体从物理状态上可分为固体、液体和气体闪烁体，按化学性质则可分为有机和无机闪烁体。光转换器件原来主要指光电倍增管，随着半导体光电二极管技术的发展，它可以将闪烁荧光转换成电信号，并具有小巧、轻便、效率高、功耗低等优点，其中硅雪崩光二极管具有和光电倍增管相似的电子倍增性能，也称为硅光电倍增器。

半导体探测器按材料可分为硅探测器、硅锂漂移探测器、锗锂探测器、高纯锗探测器以及化合物半导体探测器等，化合物半导体根据化学组成又有砷化镓、碲化镉、碲锌镉、碘化汞等类型。

随着粒子物理和高能物理的发展，在多丝正比室的基础上，借助于微电子光刻技术，发展了微条气体室和气体电子倍增器等，大大提高了气体探测器的空间分辨率。在半导体探测器的基础上，采用离子注入和光刻技术，发展了硅微条探测器和硅漂移探测器等。

随着核科学和工程的发展，人们也研究了其他电离辐射的探测器件与装置，如切伦科夫探测器、自给能探测器、金刚石探测器等。

电离辐射探测器可以获取辐射粒子的种类、能量、强度（数量）或时间等信息。通过对粒子种类的鉴别在实验核物理中用于核反应产物的粒子判断，以及高能物理中新粒子的发现等；通过对γ射线能谱的测量可以对核反应以及原子核结构进行分析，也可进行放射性同位素识别；通过对反应堆内中子通量的测量可以确保核反应的安全运行；通过辐射剂量测量可以进行环境监测和辐照的剂量控制，确保人员安全；通过辐射与物质的相互作用后的辐射测量可以获得物质的相关信息，如物质的密度、厚度及尺寸轮廓等，可应用于工业测量控制、工业无损检测、安全检查、反恐防恐、反毒缉毒、核医学影像、地质勘探等领域。