Die Astroteilchenphysik beschäftigt sich mit der Untersuchung der kosmischen Strahlung, wobei ähnliche Nachweismethoden wie in der Teilchenphysik benutzt werden, allerdings meistens mit sehr unterschiedlichen Detektoranordnungen. In diesem Kapitel werden die Nachweisprinzipien für die verschiedenen Strahlungsarten kosmischen Ursprungs dargestellt, nämlich für geladene Teilchen, Gamma-Strahlung, Neutrinos und möglicherweise existierende Dunkle Materie. Im Fall von Neutrinos werden auch Experimente an Beschleunigern und Reaktoren eingeschlossen. Beispielhaft werden für die verschiedenen Gebiete charakteristische Detektoren und deren Eigenschaften vorgestellt. Je nach Teilchenart und -energie wird kosmische Strahlung unterschiedlich nachgewiesen: oberhalb der Atmosphäre mit Hilfe von Ballons oder Satelliten, am Erdboden mit der Atmosphäre als Kalorimeter und für durchdringende Strahlung in großer Tiefe im Erdreich, Wasser oder Eis.