Detektory spektrometrii gamma są wykonane z materiałów oczekujących na interakcję rejestrowanych kwantów z materiałem w objętości czynnej detektora. Najbardziej znaczącymi oddziaływaniami są: efekt fotoelektryczny, efekt Comptona i produkcja par. Efekt fotoelektryczny jest najkorzystniejszy, gdyż polega na pełnej absorpcji energii niesionej przez padający kwant gamma. Kiedy padający kwant gamma ulega rozproszeniu komptonowskiemu lub produkcji par, część jego energii w formie kwantu lub kwantów rozproszonych może uciec z objętości czynnej detektora bez absorpcji, co zwiększa tło w widmie (zarejestrowana zostanie energia kwantu padającego pomniejszona o energię kwantu uciekającego). Efekt ten jest mniejszy w detektorach o większej objętości czynnej, gdyż z rozmiarami detektora rośnie prawdopodobieństwo absorpcji powstałych kwantów a co za tym idzie rośnie prawdopodobieństwo pełnej absorpcji energii fotonu wpadającego do detektora pomimo jej podziału na kilka fotonów. Wzmocniony impuls napięciowy wytworzony przez detektor (lub przez fotopowielacz w przypadku detektora scyntylacyjnego) jest przekształcany przez analizator wielokanałowy (multi channel analyzer, MCA) w impuls typu gaussowskiego lub trapezowego i dokonuje się konwersja sygnału analogowego na cyfrowy.