1985年，探测器开始进行扩建，名为神冈核子衰变实验II期（），灵敏度大大提高。1987年2月，神冈探测器与美国的探测器共同发现了大麦哲伦云中超新星1987A爆发时产生的中微子，这是人类首次探测到太阳系以外的天体产生的中微子。尽管神冈探测器最初探测质子衰变的目标始终没有实现，但却可以接收来自太阳的中微子，并且测量其入射的方向，研究太阳中微子缺失问题。20世纪90年代，神冈观测台耗资一亿美元建造了更大的探测器，名为超级神冈探测器（Super-KamiokaNDE），它的探测物质增加到了 50000 吨高度