Beaucoup de détecteurs de neutrons s'appuient sur un détecteur à scintillation, qui répond à des neutrons qui entrent dans le dispositif. Un scintillateur est un matériau qui absorbe de l'énergie et la réémet en lumière; lorsqu'il est combiné avec un capteur de lumière qui absorbe la lumière et la transforme en une impulsion électronique, cette réaction peut être analysé afin de révéler des informations sur l'énergie d'origine - dans ce cas, les neutrons. Il est également possible d'utiliser des méthodes optiques, et d'utiliser des détecteurs de gaz remplie. Avec un détecteur de gaz remplie, l'appareil ne détecte pas les neutrons eux-mêmes, mais plutôt les réactions qu'ils laissent dans leur sillage. Dans tous les cas, un logiciel sophistiqué doit être connecté à l'appareil d'enregistrer et d'interpréter les résultats.