最早的云室是用来侦测游离辐射的粒子侦测器。由英国物理学家C.T.R.威耳孙发明，因此又称为威耳孙云室。最简单的云室只是一个密封的环境，里面充满过饱和的水蒸气或酒精。云室对早期次原子研究是非常重要的，但已被其他粒子检测器所取代，例如气泡室。

具体到云物理学的研究中，云室是为云物理学实验专门设计的，常用于模拟和研究云和降水粒子在不同环境条件下的生成、增长、转化过程及其伴生的光、电等物理现象，检测自然云核和冰核的浓度、性质和核化过程(见云和降水微物理学)；试验人工冰核和吸湿性核的性质、活化能力等（见大气凝结核、大气冰核、播云催化剂）。云室内生成云雾的常用方法有：①绝热膨胀冷却，使水汽过饱和凝结成水滴或者使得冰晶核化；②在水汽饱和的条件下，使云室内维持一定的温度梯度，在一定高度形成过饱和区；③通过不同温度，不同含水量的气流混合形成过饱和区；④由室壁冷却导致室内降温，使水汽达到饱和；⑤直接向室内喷射微小水滴，形成云雾。不同的云室，在结构容积和可调节的要素等方面可有很大的差异。如用于测量大气凝结核的爱根核计数器的容积，只有几十立方厘米，而最大云室容积可达3000立方米以上。