紫外空间观测所用的探测器有多种。在早期主要采用光电倍增管探测器（如OAO、TD-1A、D2B-Aura、Astron、FAUST等）。偶尔也使用摄像机（如IUE）。有时也使用电荷耦合装置（charge-coupled device;CCD）探测器（如CLASP）、或微通道板（MCP）强化的CCD探测器（如XMM-Newton上的OM、Swift上的UVOT等）。而近年来由于CCD技术的发展，正在尝试使用能够单光子计数的电子倍增CCD（electron multiplying CCD; EMCCD）探测器（如即将进行的气球实验FIREBall-2）。而采用最为广泛的紫外探测器是能够单光子计数和成像的MCP探测器（如HUT、ORFEUS、ROSAT上的WFC、EUVE、SOHO上的UVCS、FUSE、GALEX、ROSETTA上的ALICE、HST上的COS、FIREBALL-1、EUNIS、CHESS、EXCEED）。

MCP探测器主要包括光电阴极、MCP组、阳极、读出电子学等部分。光电阴极的作用是通过光电效应将光信号转变成电信号，即在光的照射下能够产生光电子。紫外光电阴极材料包括溴化钾、碘化铯、碲化铷、碲化铯和氮化镓等。光电阴极通常置于MCP之前或直接镀在MCP的入射面上。MCP的作用是用来增加光电子的强度。MCP是具有均匀分布的、孔径微小的电子倍增通道（孔径范围为十几微米到几微米）的玻璃板或硅板。紫外光子与光电阴极作用产生光电子，然后光电子在电场的作用下进入MCP的微通道。紫外光子也可直接进入微通道，与通道壁的半导体材料作用产生光电子。一个电子与通道壁作用能够产生两个或多个电子。在强电场加速下，电子不断撞击通道壁。最终，通过这种级联的方式，在离开微通道时有近万倍的电子产生，即单片MCP的增益可达10⁴。而由两到三片MCP组成的MCP组的增益可达10⁷以上。阳极置于MCP组之后，用于收集离开MCP的电子云，并要求能够用于估计探测到的光子的空间位置。阳极的种类包括楔条阳极（wedge-and-strip-anode; WSA）、电阻阳极（resistive anode）、MAMA探测器阳极、延迟线阳极（delay line anodes）和交叉条阳极（cross-strip anode; CSA）等。读出电子学用来寄存来自阳极的电荷脉冲并计算光子的空间位置。读出电子学也包含能够将电荷转变成电压脉冲的电荷放大器。在将放大的电压脉冲数字化和计算位置后，读出电子学将位置信息存入计算机。

用于空间天文观测的MCP探测器经过数十年的发展，已经取得很大发展。在光电阴极方面，将氮化镓直接沉积到MCP表面在近紫外和远紫外波段获得了较高的量子效率。在MCP方面，用原子层沉积（atomic layer deposition; ALD）技术处理硼硅玻璃能够得到大格式MCP，同时，用ALD沉积电子放大材料（如氧化镁、氧化铝）能够显著提高MCP的增益。在阳极方面，CSA的应用大大提高了空间分辨率。在读出电子学方面，现代技术，如application specific integrated circuit（简称ASIC）和field-programmable gate array（简称FPGA）的应用，使得读出电子学能够匹配大格式、高空间分辨率的MCP探测器，并具有较小的功率、重量和体积。