气泡室中的工作液体在特定的温度和压力下发生绝热膨胀，且可在一定的时间间隔内（一般约50毫秒）处于过热的亚稳状态而不沸腾。此时如果有高能带电粒子通过并沿径迹产生一系列离子对，这些离子对在复合时引起局部发热，形成“热针”而形成胚胎气泡。经过不短于0.3毫秒（一般为1毫秒）之后，气泡长大，这时把这一连串气泡拍摄下来，就得到了高能带电粒子的径迹照片。获得径迹照片后，在沸腾之前立即再压缩工作液体，使粒子径迹气泡消失，从而使整个系统回到原先的状态，并进入下一个工作循环。气泡室从构造上可分为两大类，即常温气泡室和低温气泡室。常温气泡室的工作温度与室温相差不大，介质采用丙烷、乙醚和氟利昂等。低温气泡室的工作温度极低，如氢气泡室及氯气泡室等都必须保持在液氢、液氮等低温温度。