La Camera di Wilson è un rivelatore di particelle ionizzanti, detto anche camera a espansione o camera a nebbia, costituito da un recipiente contenente un vapore soprassaturo (per es. una miscela di alcool etilico e alcool metilico con argo o aria). Quando una particella ionizzante attraversa il vapore, gli ioni prodotti dalla particella funzionano da centri di condensazione sui quali si formano goccioline di nebbia che permettono di visualizzare la traiettoria della particella. Per portare il vapore in uno stato soprassaturo si effettua una sua rapida espansione mediante un pistone o un diaframma di gomma; il conseguente abbassamento della temperatura provoca in assenza di centri di condensazione (pulviscolo o ioni), uno stato soprassaturo metastabile che può durare al massimo pochi secondi, dopo la temperatura si innalza e occorre circa un minuto prima che il vapore possa essere riportato in uno stato soprassaturo. Per usufruire dei brevi periodi di efficienza si circonda la camera con contatori Geiger-Müller in coincidenza che provocano l’espansione del vapore solo quando sono attraversati da una particella ionizzante.
Per annullare il lungo tempo di attesa della camera a nebbia si può produrre nel recipiente un gradiente di temperatura riscaldando una parete e raffreddando la parete opposta. Il vapore viene immesso dalla parte calda e si diffonde verso la parte fredda; in una stretta banda compresa tra le due pareti il vapore è soprassaturo. Questo tipo di camera a nebbia, detta in tal caso camera a diffusione, viene utilizzato per la rivelazione di intensi flussi di particelle.