Powielacze elektronowe są stosowane jako detektory elektronów, jonów, promieniowania ultrafioletowego i miękkiego promieniowania X. O zastosowaniu decyduje pierwsza dynoda, która w wyniku działania rejestrowanych cząstek lub promieniowania emituje elektrony. Stosowane praktycznie powielacze elektronów mają nawet 24 dynody i osiągają wzmocnienie do 108.
Jeżeli elektrony do powielacza uzyskuje się w wyniku zjawiska na pierwszej elektrodzie, to urządzenie takie nazywa się fotopowielaczem.
Tryby pracy Powielacz elektronów może pracować w trybie impulsowym lub analogowym. W trybie impulsowym, każdy elektron pierwotny lub jon generuje na wyjściu impuls, impulsy są zliczane. W trybie analogowym, stosowanym przy dużej liczbie rejestrowanych cząstek, sygnał wyjściowy traktuje się jako analogowy proporcjonalny do liczby zarejestrowanych jonów.
Czas martwy Elektron pierwotny generuje na wyjściu powielacza impuls o określonym czasie trwania. Pobudzenie powielacza w czasie trwania impulsu nie wygeneruje nowego a jedynie przedłuży już trwający. Czas nieaktywności nazywa się czasem martwym powielacza. Dla typowego powielacza czas martwy mieści się w zakresie 15–20 nanosekund i zależy od napięcia przyłożonego do powielacza.