W roku 1912. szkocki fizyk Charles Thomson Rees Wilson (1869-1959) odkrył komorę, nazwaną później jego nazwiskiem. W 1894 r obserwował on promienie słoneczne w chmurach na wierzchołku najwyższej szkockiej góry, Ben Nevis. Później, w laboratorium Cavendisha przeprowadzał eksperymenty ze sztuczną mgłą z pary wodnej, skroplonej na cząsteczkach pyłu. Wilson stwierdził, że w powietrzu wolnym od pyłu jony prowadzą to tworzenia się kropel.
Zbudowana jest ona w postaci zamkniętej komory wypełnionej parą. Na jednym końcu tej komory znajduje się okienko szklane, a na drugim - tłok. Parę utrzymuje się w stanie nasycenia. Przed użyciem z komory usuwa się jony za pomocą pola elektrycznego. Poprzez odciągnięcie tłoka, w komorze raptownie obniża się ciśnienie. Obniża się także temperatura. Para przechodzi w stan przesycenia. Przelatujące przez komorę cząstki naładowane o pewnej energii wybijają elektrony z atomów znajdujących się na ich drodze i pozostawiają za sobą jony. Na jonach tych skrapla się para w postaci kropelek wody. Przy odpowiednim oświetleniu, kropelki te jawią się jako jasne punkty na ciemnym tle. Ślad pozostawiony przez przelatującą cząstkę rozszerza się wskutek dyfuzji jonów i kropelek wody w gazie. Ślady fotografuje się często jednocześnie pod dwoma różnymi kątami, aby można było zrekonstruować ich trójwymiarowy obraz. Bardzo często Komorę Wilsona umieszcza się w polu magnetycznym, które zakrzywia tory cząstek w zależności od ich znaku. Można wtedy wyznaczyć ładunek i pęd cząstki. Na podstawie długości śladu oraz gęstości kropelek można zmierzyć energię cząstki. Często umieszcza się w komorze płytki z ołowiu (lub z innych materiałów), aby cząstki mogły z nimi oddziaływać (co powoduje zmniejszenie ich prędkości). Komora Wilsona może mieć pojemność kilku litrów i może być wypełniona różnymi mieszaninami gazów i par, takimi jak mieszanina powietrza i pary wodnej czy argonu i pary alkoholu. Cząstki jonizujące mogą być różnego rodzaju. Muszą być one naładowane. Cząstki nienaładowane i fotony nie jonizują atomów wzdłuż toru i nie pozostawiają śladu w komorze. [5]