英國物理學家湯姆生教授在卡文迪許研究所從事物理教學和研究時，培養了幾百位世界聞名的科學家，除了他本人和他的兒子外，還有8位學生贏得了科學界的最高榮譽——諾貝爾獎金。查爾斯·T·R·威爾遜就是8個人中的一個。
查爾斯·T·R·威爾遜，1869年2月14日生於蘇格蘭南部錫格倫科斯附近。他的父親是一位農民，由於在牧羊業方麵進行的新實驗而在蘇格蘭享有名聲。威爾遜是弟兄中最小的一個。
威爾遜從小就頑皮好動，坐不穩、立不安，仿佛永遠也沒有安靜的時刻，因此，他的父母很不喜歡他，認為他做什麼都沒有恒心，將來一定是一個沒有出息、遊手好閑的廢物。這時，恰巧有一位有學問的牧師路過他家，當他了解了威爾遜的表現後，便勸威爾遜的父母不必過於焦慮，他說：“那些特別聰明的孩子，在小的時候，由於他的誌向未定而往往顯得出奇的頑皮。他一旦有了自己的興趣和愛好以後，就不會這樣頑皮淘氣下去了。”這一番勸告可算是救了威爾遜，因此，他的父母決心給他以求學深造的機會。
威爾遜最初曾就讀於曼徹斯特的格林海斯學校，但是直到他15歲進人曼徹斯特的歐文斯學院時，才真正發覺自己對物理有著濃厚的興趣，也就是在此時他下定決心要做一名物理學家。1888年他獲得劍橋大學所頒發的獎學金後，順利地成為這所大學的一名物理係的研究生。就在他研究生畢業獲得學位以後，他的哥哥威廉去世了，從此，家庭生活的重擔落到了他一個人身上。他一方麵需要供養母親，另一方麵又要為自己籌措學費，因此，他就到約克郡的布雷德福中學任教，然後，又到劍橋大學從事實驗工作，以此來維持家庭生活和自己的學習費用。
1901年，威爾遜以優異的成績被錫德克·蘇塞克斯學院選中為研究人員，並被任命為大學的講師和實驗教師。到這時，他的經濟狀況才有所好轉。
威爾遜一生的貢獻很多，但是最主要的是發明了霧室。此事說來話長，那是由他的老師湯姆生的一番談話引起的。有一天湯姆生向威爾遜提起他需要一種特別的儀器，這種儀器要能夠顯示出各個電子經由空氣時所走路線的痕跡。有心人往往會抓住每一次機會，每一個不經意的活動，威爾遜把老師的話牢牢記在心裏，決心把這一設想變成現實，從此，他一心撲在製造這種儀器的工作上。為了設計出這種儀器，他經常爬到蘇格蘭最高峰那維斯峰頂上的天文台去觀察和研究雲霧現象，據此於1900年發表了一篇觀察、研究結果的論文，說明空氣中常有一些離子產生，這引起了科學界的重視。
此後，他更全力研究空氣的放電現象（特別是在雨雪中的放射性），計算空氣中所放電的電量。經過長期的鍛煉，威爾遜練出了一雙特別靈巧的手。他善於做各種實驗，據說，當時的劍橋大學，沒有一個人能做出比他更出色的實驗。所有這些都為他後來發明霧室創造了有利條件。
經過多年的悉心研究，威爾遜終於從水蒸氣凝結在離子上的現象中，發現了一種跟蹤離子軌跡的方法即霧室，從而把幻想變成了現實，1911年，他親自看到了帶電粒子的軌跡。霧室到底是怎麼一回事呢？它有哪些作用？霧室是一個具有窗口的盒子，在它的下麵有一個可動的活塞。把飽和水蒸氣的空氣從一邊的窗口引進盒子，當活塞向下移動時，盒子裏的空氣馬上就擴散冷卻下來，使部分蒸汽凝結而形成輕巧的雲霧。就像天上雲裏的水汽碰上灰塵粒子或帶電荷的空氣分子時易冷凝成液體一樣，霧室的水蒸氣也有這種現象發生。利用這個原理，人們隻要把一束從外麵電子源射出來的電子流引進盒子裏的另一個窗口，這些電子進入霧室後，就會將空氣分子遊離成離子。當濕氣的小霧滴圍繞在離子的四周時，它們即因電子的行進軌道而伸展成一條狹長的條紋，用肉眼可以看見。如將這薄薄的一層霧所形成的條紋拍攝下來，則電子行經空氣的線路就會在照片上顯示出來。