入射する光子によって生成される（電気）信号を光子1つずつ個別に検出（計数）する光検出法。主な光検出法は検出素子に入射する光子を何らかの方法で電子に変換して電流や電荷として計測する。電子の電荷は非常に小さいため、高感度を実現するためには電荷を蓄積してから測定する手法が主流である。一方、1つの光子から生成された1つの電子を電子雪崩現象を利用して増倍することにより、一つ一つの光子を計数する手法が光子計数法である。ただし、1つの光子からの信号が次の光子からの信号に重ならないように、天体からの光子のみならず背景の光子も非常に少ない場合にのみ用いることができる。具体的な検出器としては、光電子増倍管が用いられるが、量子効率は必ずしも高くない。高い量子効率を持つ半導体で同様の機能を持つ素子としてアバランシェフォトダイオードがある。