Branduolinė fotoemulsija – speciali fotoplokštelė padengta gana storu fotoemulsijos sluoksniu, turinti maksimaliai vienododą grūdėtumą.
Naudojama fiksuojant ir tiriant greitas, įkrautas elementariasias daleles, tokias, kaip nukleonai ir mezonai.
Po eksperimento, išryškinus ir užfikfiksavus emulsiją, naudojant mikroskopą galima stebėti kiekvienos dalelės paliktus pėdsakus.
1937 m. Marietta Blau ir Hertha Wambacher atrado branduolinį skilimą branduolinėje fotoemulsijoje, kurį sukėlė kosminė spinduliuotė, 2 300 m virš jūros lygio.
1947 m. Sesilis Pauelas su kolegomis, aukštikalnėse naudodami emulsiją atrado pioną.