α磁谱仪通常由偏转磁场、粒子渡越空间（一般为真空）及α粒子探测器组成。α磁谱仪一般采用半导体探测器、正比计数器、闪烁探测器等测量α粒子能谱。α粒子探测前通过磁场偏转，这样极大地减少了测量本底，从而很大程度提高了α粒子能谱测量精度。最早采用的α磁谱仪是20世纪30年代E.卢瑟福等用于测量天然α衰变的180°聚焦α磁谱仪。现在α磁谱仪主要有半圆聚焦和双聚焦两种类型的α磁谱仪。

α磁谱仪和β磁谱仪原理相同（见β磁谱仪）。α粒子质量是电子质量的7360倍，电荷是电子的两倍，α磁谱仪的磁场强度比β磁谱仪的大很多。α粒子在固体中的射程很短，它在源体中的自吸收导致测量的能谱的线宽度增大。当要求谱仪测量的α粒子能谱的线宽度达到2～4千电子伏的时，α粒子在源体中的自吸收必须很小，因此需要采用较薄的α粒子源，现在测量的α能谱线宽度可以达到1千电子伏以下。

α磁谱仪主要用于原子核物理学的核反应谱学等研究和核分析技术测量中。