电子倍增管有一个高速的带电粒子，如电子和离子撞击侦测器表面时，可产生二次电子；再透过适当的形状与电场的安排，产生一连串的二次电子来倍增讯号，到达阳极。通常一个电子加速撞极侦测器表面可以产生一到三个二次电子，多次撞击使得电子数目倍增，其灵敏度相当高，可以用来侦测粒子的数目。

　　电子倍增管通常被用来侦测离子；也可以侦测光子，由光电效应产生的光电子来触发。另一种侦测光子的元件，光电倍增管里，其二次电子是由一连串的电极，称二次发射极，来倍增。此二次发射极为分离式的，通常每个二次发射极的电位差在 100 到 200 伏特，用来加速电子到下一个二次发射极，到达阳极。光电倍增管可在常压下使用，而电子倍增管是设计在高真空环境下使用。

　　电子倍增管被广泛的运用在各种质谱仪里，用来侦测被离子化并通过分析器后的离子。通常质谱仪里都有电子倍增管和法拉第杯。在讯号很强时，使用法拉第杯；而讯号微弱时，使用电子倍增管。此外，电子倍增管也应用在电子显微镜，表面分析，X射线光电子能谱等多种需要侦测微量离子或电子的分析仪器里。

　　电子倍增管一般是采用连续式的二次发射极。这是因为此电极表面的高电阻，使得二次电子和加速电场的分布可以组合在同一个元件里，而不需要分开。 通常为漏斗状，材料为镀上一层半导体薄膜的玻璃所构成。另一种平面二维的侦测器，称微通道板，也是运用相同的原理。有别于微通道板有上百万个微通道，电子倍增管使用单一个通道。