云室是显示能导致电离的粒子径迹的装置，是最早的带电粒子探测器，由C．T．R．威尔逊1896年提出的，故称威尔逊云室。
它的原理是：射出云室的高能粒子引起的离子在过饱和蒸汽中可成为蒸汽的凝结中心，围绕着离子将生成微小的液滴，于是粒子经过的路径上就出现一条白色的雾，在适当的照明下就能看到或拍摄到粒子运动的径迹，根据径迹的长短、浓淡以及在磁场中弯曲的情况，就可分辨粒子的种类和性质。
云室的下底是可上下移动的活塞，上盖是透明的，一小块放射性物质（放射源）放在室内侧壁附近。实验时，在室内加适量酒精，使室内充满酒精的饱和蒸汽。然后使活塞迅速下移，室内气体由于迅速膨胀而降低温度，于是饱和蒸汽沿粒子经过的路径凝结，显示出粒子运动的径迹。
由于云室灵敏时间短，工作效率低等原因，在核物理实验中已很少应用。
但在高能物理，特别是在宇宙射线研究中，膨胀云室仍不失为一种有用的探测工具。利用纯净的蒸气绝热膨胀，温度降低达到过饱和状态，这时带电粒子射入，在经过的路径产生离子，过饱和气以离子为核心凝结成小液滴，从而显示出粒子的径迹，可通过照相拍摄下来。