Το μιόνιο είναι ένα βαρύ (106 MeV), σε σύγκριση με το ηλεκτρόνιο, αρνητικά φορτισμένο λεπτόνιο (δηλ. ένα σωματίδιο ύλης). Είναι ασταθές και συνεπώς διασπάται σε άλλα σωματίδια. Ο μέσος χρόνος ζωής του είναι 2.2 μs.

Διαφορετικά σωματίδια έχουν διαφορετικές δυνατότητες να διαπερνούν την ύλη και το μιόνιο έχει μία πολύ υψηλή ικανότητα διείσδυσης. Μόνο τα μιόνια (και τα νετρίνα) έχουν την ικανότητα να διαπερνούν πρώτα τους ανιχνευτές τροχιών και έπειτα τα θερμιδόμετρα. Οι ανιχνευτές μιονίων βρίσκονται εγκατεστημένοι συνεπώς στο πλέον απομακρυσμένο στρώμα των ανιχνευτών.

Όπως με τα αδρονικά θερμιδόμετρα, οι ανιχνευτές μιονίων αποτελούνται απο στρώματα σιδήρου μεταξύ των οποίων βρίσκονται θάλαμοι τροχιών. Τα μιόνια αλληλεπιδρούν με το σίδηρο μέσα στον ανιχνευτή και γεννούν δευτερογενή σωματίδια, τα οποία ανιχνεύονται στους θαλάμους τροχιών. Οι ανιχνευτές μιονίων καταγράφουν φορτισμένα σωματίδια τα οποία διαπερνούν τα αδρονικά θερμιδόμετρα χωρίς να δημιουργούν καταιγισμούς σωματιδίων.