Как и в Вильсона камере (см. Вильсона камера), треки в Д. к. создаются каплями жидкости в пересыщенном паре, а центрами конденсации являются ионы, образующиеся вдоль траектории заряженной частицы. Пересыщение газа в Д. к. достигается за счёт непрерывного потока пара от более горячей поверхности у крышки камеры к холодной поверхности у её дна. В отличие от камеры Вильсона, в Д. к. пересыщение существует постоянно, поэтому Д. к. чувствительна к ионизирующим частицам непрерывно. Д. к. впервые осуществлена американским физиком а. лангсдорфом в 1936.
Диффузионная камера позволяет непрерывно наблюдать треки заряженных частиц засчёт диффузии пара из нагретой области в холодную. В качестве источника альфа-частиц служит плутониевая петля.