Selve sensoren er et Geiger-Müller-rør som er fylt av gass (helium, neon, argon og halogener). Når en partikkel eller et foton ioniserer gassen, vil den bli elektrisk ledende i et kort øyeblikk. Den genererte strømpulsen forsterkes og kan overføres til et viserinstrument eller en skjerm som viser ioniseringsintensiteten, eller som en lydpuls for hver ionisering. Tettheten i gassen kan være så lav at de fleste høyenergetiske fotoner passerer gjennom uten å registreres.