Конденсация пара в камере Вильсона происходит благодаря способности ионов выполнять роль зародышей капель жидкости в переохлаждённом перенасыщенном паре. 1

Процесс происходит так: при резком опускании поршня, вызванным уменьшением под ним давления, пар в камере адиабатно расширяется, его внутренняя энергия уменьшается. 3 В результате чего пар охлаждается и становится перенасыщенным. 3

Быстрая заряженная частица, двигаясь сквозь облако перенасыщенного пара, ионизирует его. 1 Процесс конденсации пара происходит быстрее в местах образования ионов. 1 Как следствие, там, где пролетела заряженная частица, образуется след из капелек воды, который можно сфотографировать. 1

Также стоит отметить, что при расширении пара центрами конденсации могут служить частички пыли, что вызвало бы появление тумана. 3 Однако в камере Вильсона этого не происходит, так как воздух в ней предварительно отчищают. 3