1928年由H.W.盖革^[注]和W.米勒^[注]首先制成。结构类似正比计数器，一般在圆柱形玻璃管内以圆筒形金属壁为阴极，中心丝为阳极，内充以工作气体。阳极与阴极间加适当电压。带电粒子穿过时，气体分子便电离产生许多电子-正离子对（见电离室），并在阳极丝附近发生雪崩式倍增（见正比计数器）。随着电压进一步增加，雪崩过程中出现越来越多的光子。同正比计数管不同，产生光电离不局限在雪崩的小范围内而向四周发射，但因为越靠近阳极丝电场越强，就出现了沿中心丝扩展的自激光电离雪崩放电，称为盖革-米勒放电。电离雪崩过程中阳极丝附近都会产生正负离子对，电子很快漂移到阳极丝被吸收和正离子形成正离子鞘向阴极漂移所做的功共同感生出阳极上的负脉冲，而且正离子鞘漂移对脉冲信号幅度的贡献是主要的。这种全丝放电产生的信号幅度比正比管的局部放电信号大得多。

由于正离子鞘的包围使阳极周围电场下降，气体放大倍数相应减小，也有可能正离子鞘的高能量的正离子轰击阴极产生二次光子形成二次放电。为了使这些放电自动淬灭，在工作气体中常在氩气中混入能吸收光子的有机气体（如酒精或卤素气体等）和在阳极输出处加很大的负载电阻使输出的负脉冲电流产生瞬时电压降以抑制继续放电。

G-M计数管的优点是脉冲幅度大、灵敏度高，坪特性好，从而对高压电源的稳定性和测量电子电路要求较低。它可制成各种形状和类型，如测量β粒子的计数管可制成有云母窗的钟罩形，以及充溴、氯等气体为主并在玻璃管内壁敷以导电薄膜作为阴极等的卤素管。G-M计数管因为一般采用金属（如铜箔或铝箔等）作为阴极，伽马射线与阴极作用在管内产生次级电子加上与管内气体作用产生的少量次级电子，因此G-M计数管对γ射线也灵敏，但探测效率不够高，约1%。

G-M计数管的缺点主要是死时间或恢复时间较长（约10^-4秒），不能进行快计数；另外不能测量粒子能量，也因为是沿中心丝放电，也就不宜用来定位（见流光室）。

自从20世纪20年代末出现后，它不仅是核物理早期使用最广的粒子探测器，且至今在放射性同位素应用和剂量监测等领域仍是常用仪器。