1895年，德国物理学家W.C.伦琴（威廉·康拉德·伦琴，Wilhelm Conrad Röntgen，1845～1923）在无可见光条件下发现胶片感光从而发现X射线。1896年，法国物理学家A.H.贝克勒尔（安东尼·亨利·贝克勒尔，Antoine Henri Becquerel，1852～1908）由钾铀硫酸盐使感光片变黑的现象发现了β射线。1919年，英籍新西兰物理学家E.卢瑟福（欧内斯特·卢瑟福，Ernest Rutherford，1871～1937）用荧光屏探测器第一次观察到用α粒子轰击氮产生氧和质子的人工核反应，由此核物理迅速发展起来。新粒子的发现往往借助于当时的新型核径迹探测器，20世纪20～60年代出现了核乳胶、云室、气泡室、火花室、流光室等核径迹探测器。1932年和1936年用云雾室先后发现了正电子和μ介子，1954年用气泡室发现Σ0超子，1961年用火花室发现μ中微子等，50年代利用气泡室发现了反Σ-超子。波兰籍法国物理学家G.沙尔帕克（乔治·沙尔帕克，Georges Charpak，1924～2010）在1968年提出多丝正比室，1969年他与美国科学家A.H.沃伦特（A.H.Wallent）首次提出了具有更高径迹定位精度的新探测器──漂移室（Drift Chamber），多丝正比室成为粒子探测器发展史上的一个里程碑，至今粒子物理学实验所用的多种径迹探测器如漂移室和时间投影室都由最初的发明发展而来。随着半导体技术的迅速发展，半导体径迹探测器也有了很大的发展，其中硅微条探测器（SMD）的发展和应用非常突出，世界各大高能物理实验室几乎都采用它作为顶点探测器。  

利用辐射粒子与物质相互作用时的能量损失，能够在某些特定物质材料通过的路径上产生可以观测的径迹信息，再根据径迹信息推断辐射粒子的信息。如核乳胶是入射粒子在乳胶中形成潜影中心；云室是入射粒子在其径迹上产生的离子集团在过饱和蒸汽中形成冷凝中心而结成液滴；气泡室是产生的离子集团在过热液体中形成气化中心而变成气泡；火花室和流光室是在强电场下形成多次电离，先产生流光，后产生火花。

固体径迹探测器是利用重带电粒子在绝缘材料中沿路径产生一定密度的辐射损伤。多丝正比室和漂移室是用不同的正比丝记录该丝附近产生的离子对，同时记录每个丝上的信号，则可以确定入射粒子产生的位置和径迹。硅微条半导体径迹探测器是利用硅PN结半导体上每个金属微条上的信号获得粒子的径迹信息。

探索物质的基本构成及粒子间的相互作用一直是物理学研究的前沿，在基本粒子的发现过程中，核乳胶、云室、气泡室、火花室、流光室发挥了重要作用。在研究粒子间的相互作用过程中，又发展了多丝正比室、多丝漂移室以及硅微条探测器，逐渐成为在高能物理实验室中测量各种带电粒子的径迹，鉴别各种粒子的主要测量装置。

从80年代中期开始，将多丝正比室、多丝漂移室技术推广到粒子物理学以外的领域，已运用到辐射成像和精确显微的领域里，在核物理﹑天文学及宇宙线﹑生物﹑医学及X射线晶体学方面显示出广阔的应用前景。硅微条或硅像素探测器单元规模已多达数百万路，在核医学、同步辐射和天体物理学研究等领域已得到越来越多的应用。

核乳胶是能记录带电粒子单个径迹的照相乳胶。入射粒子在乳胶中形成潜影中心，经过化学处理后记录下粒子径迹，可在显微镜下观察。

云室使入射粒子产生的离子集团在过饱和蒸汽中形成冷凝中心而结成液滴，用照相方法记录，使带电粒子的径迹可见。是一种早期的核辐射探测器﹐也是最早的带电粒子径迹探测器。

气泡室使入射粒子产生的离子集团在过热液体中形成气化中心而变成气泡（泡室），用照相方法记录，使带电粒子的径迹可见。

火花室和流光室。当粒子进入装置产生电离时，离子在强电场下运动，形成多次电离，增殖很快，多次电离过程中先产生流光，后产生火花，使带电粒子的径迹可见。

固体径迹探测器。重带电粒子打在诸如云母、塑料一类材料上，沿路径产生一定密度的辐射损伤，经过化学处理（蚀刻）后，将损伤扩大成可在显微镜下观察的空洞，适于探测重核。

多丝正比室指工作在气体特性曲线的正比区，具有多丝结构的粒子径迹探测器。由大量平行细丝组成，每根丝都会像正比计数管一样工作，可使空间精度达到一毫米或更小。通过减少电极丝的数目，从测量离子漂移到丝的时间来确定离子产生的部位，由多丝正比室发展了漂移室，具有更好的位置分辨率（达50微米）。

硅微条探测器指在PN结硅片型半导体探测器外侧敷盖多个金属微条以确定粒子位置的粒子探测器，世界各大高能物理实验室几乎都采用它作为顶点探测器，具有非常好的位置分辨率。为了测量粒子或射线的空间分布，发展了以PN结为基体的硅微条位置灵敏探测器，也发展了硅漂移室和硅像素探测器。