W pierwszych detektorach jonizację wywoływano stosując izotopy promieniotwórcze.
Pod wpływem kwantów dostarczanej energii neutralne cząsteczki gazu nośnego i zawarte w nim składniki analizowanego gazu (próbki rozdzielanej w kolumnie GC) ulegają przekształceniu w jony, które kierują się do odpowiednich elektrod zasilanych z zewnętrznego źródła napięcia. Natężenie prądu, który płynie wówczas w obwodzie elektrycznym zależy od zewnętrznego napięcia i gęstości jonowej, związanej ze stężeniem związków ulegających jonizacji. W przypadku, gdy gęstości jonowe są małe, na wykresie zależności natężenia prądu od napięcia wyodrębnia się zakres: niskich wartości napięcia, w którym jest spełniane prawo Ohma średnich wartości napięcia, w którym natężenie prądu niemal nie zależy od napięcia dużych napięć, w którym natężenie prądu szybko wzrasta (zmierzając asymptotycznie do nieskończoności) Prąd płynący w zakresie plateau jest nazywany prądem nasycenia. Jego wartość jest bezpośrednio związana z liczbą jonów obecnych w komorze (wszystkie powstające jony są wychwytywane przez odpowiednie elektrody). Przy bardzo wysokich napięciach zachodzi, coraz bardziej intensywnie, jonizacja neutralnych cząsteczek wskutek ich zderzeń z szybkimi jonami.