Detektor Super-Kamiokande znajduje się 1000 m pod ziemią w kopalni Mozumi, pod szczytem góry Ikeno w części Kamioka miasta Hida. Jest to cylindryczny zbiornik ze stali nierdzewnej o wysokości i średnicy około 40 m, wypełniony 50 000 ton wody i wyposażony w około 13 000 fotopowielaczy (ang. PhotoMultiplier Tubes, PMT). Fotopowielacze rejestrują stożek światła Czerenkowa emitowany przez naładowane cząstki poruszające się w wodzie szybciej niż światło w tym ośrodku. Zadaniem detektora jest detekcja mionów i elektronów wytworzonych w oddziaływaniach quasi-elastycznych przez prądy naładowane (ang. Charged Current Quasi-Elastic, CCQE) przez odpowiednio νμ i νe. Ze względu na stosunkowo dużą masę, miony zwykle zachowują swój kierunek, przez co wytwarzają dobrze określony stożek światła Czerenkowa widziany przez PMT jako pierścień o wyraźnych krawędziach. W przeciwieństwie do niego elektrony, ze względu na mniejszą masę, są bardziej podatne na rozproszenie i prawie zawsze wytwarzają kaskadę elektromagnetyczną, widzianą przez PMT jako pierścień o rozmytych krawędziach. Energia neutrina jest wyznaczana na podstawie kierunku i energii naładowanego leptonu wyprodukowanego w oddziaływaniu CCQE.