Для наблюдения и регистрации радиоактивного излучения используются различные эффекты от действия излучения на вещество, преимущественно ионизация, люминисценция, действия на фотоэмульсию. На ионизационном эффекте основаны такие приборы, как ионизационные камеры и газоразрядные счетчики частиц, регистрирующие этот эффект непосредственно, и трековые камеры, позволяющие наблюдать только следы (треки) ионизирующих частиц.
След частицы зависит от ее ионизирующей способности, поэтому по нему можно определить и природу частиц. Частицы, не имеющие заряда, могут быть обнаружены по вторичным следам, которые образуют электроны или ядра отдачи, возникшие при взаимодействии частицы с атомами газа в камере.
На явлении радиолюминесценции основано устройство флуоресцирующих экранов, в которых частицы излучения возбуждают вспышки видимого света, называемые сцинтилляциями. Метод толстослойных фотопластинок основан на активизации молекул бромистого серебра фотоэмульсии частицами.
Приборы, регистрирующие a-, b-рентгеновское и g-излучение, протоны, нейтроны, а также измеряющие энергию частиц и позволяющие изучать процессы взаимодействия и распада, называют детекторами. Принцип работы детекторов основан на тех процессах, которые вызывает ионизирующее излучение в веществе. Ионизация и возбуждение являются первичными процессами взаимодействия ионизирующего излучения с веществом.
Приборы для измерения экспозиционной дозы (или мощности дозы) рентгеновского или g-излучения называют дозиметрами или рентгенометрами. Они состоят из двух основных частей: ионизационной камеры и измерительного устройства.
Приборы, регистрирующие частицы ионизирующего излучения, называются счетчиками частиц или радиометрами. Они применяются для определения активности источников излучений, а также для регистрации частиц излучения радиоактивных изотопов ("меченных атомов"), вводимых в организм с диагностическими целями.
В медицинской практике широко применяется счетчик Гейгера-Мюллера.