当高能γ射线（或电子）进入乳胶室时，在铅板中发生 电磁级联簇射，并迅速发展。这种簇射通过感光层时在X 射线片上形成了不同的黑斑。在相应各黑斑位置的乳胶片上，形成一束簇射电子径迹。电子径迹的分布密度是簇射的能量、穿过物质层(铅)的深度的函数，亦即数出各感光层中电子的径迹密度，就能知道簇射的能量。测量簇射在各层中的位置，就可知道簇射所来自的方向。在实际测量中，先作出X 射线片的黑度与电子密度的关系曲线，之后只要测量X 射线片上黑斑的黑度与位置，就可得到簇射的能量与方向。

乳胶室和 核乳胶的分辨本领一样高，而观测方法比核乳胶叠迅速而简便。原则上可观测任何TeV(1012eV)能量以上的簇射。 强子在乳胶室中发生作用而形成的 喷注也可观测。由于构造简单，可以迅速建成大面积乳胶室。

最早的乳胶室是1952年美国M.F.卡普隆等用铜板制成的(气球乳胶室)。由于底片必须借助 显微镜观测。故测量速度很慢。1957年日本西村纯采用放有X射线片的乳胶室，可不借助仪器而用眼直接观测底片，速度提高3000倍。1968年后普遍采用显徽密度计测量簇射黑斑黑度的方法确定能量，乳胶室的规模也扩展到几百平方米的大小。至今有用气球、飞机运载的小型精密乳胶室，以寻找新粒子、观测 初级宇宙线成分为主要目的。在地下有观测 μ子的 μ子乳胶室。也有同其他仪器配合，在加速器上应用的精密乳胶室。而更为广泛的应用，是在高山上建造的高山乳胶室。主要观测宇宙线超高能核作用的有关现象，如 γ射线族、强子族的性质；双芯、多芯等族的大横动量现象；某些奇异的超高能现象。世界上主要高山乳胶室基地有: 中国的甘巴拉山(高度5500米)乳胶室(见彩图)，日本的 富士山(高度3760米) 乳胶室，苏联的 帕米尔（高度 4370米）乳胶室，日本与巴西在玻利维亚合作的恰卡儿塔亚山（高度5200米）乳胶室。

由于乳胶室控测能区高、观察细微，用在宇宙线超高能核作用的研究中，对预言加速器能量尚未达到的能区中的情况，是非常有效的。