Das umfangreiche P̅ANDA-Physikprogramm verlangt einen vielseitigen Detektor mit voller Raumwinkelabdeckung und den Möglichkeiten für eine präzise Rekonstruktion der Teilchenspuren, Vertexbestimmung (Herkunftsort der produzierten Teilchen), Impuls- und Energiemessung (Kalorimetrie) und Teilchenidentifizierung.

Die vom HESR-Beschleunigerring gelieferten Antiprotonen kollidieren im Wechselwirkungspunkt mit den quasi ruhenden Protonen des Targets (Fixed-Target-Experiment). Der Antiprotonenimpuls kann von 1,5 GeV/c bis 15 GeV/c variiert werden, und die Kollisionsrate liegt bei einer angestrebten Luminosität von 2 ∙ 10³² cm⁻² s⁻¹ bei bis zu 20 Millionen Kollisionen pro Sekunde.

In Folge von Impuls- und Energieerhaltung werden sich die in Folge der Kollisionen produzierten Teilchen hauptsächlich in Strahlrichtung weiterbewegen (Boost). Der Detektor wird daher in zwei Bereiche unterteilt, wie in der unten stehenden Abbildung dargestellt ist: das Targetspektrometer (Targetsystem) und das Vorwärtsspektrometer. Um den Wechselwirkungspunkt herum ist das Targetspektrometer aufgebaut, dessen Subsysteme zur größtmöglichen Raumwinkelabdeckung schalenförmig von innen nach außem angeordnet sind . Dahinter in Strahlrichtung folgt das Vorwärtsspektrometer, für den Nachweis und die Vermessung von Teilchen, die unter kleinem Winkel in Strahlrichtung produziert werden und durch die Öffnung um das Beschleunigerstrahlrohr (Beampipe) entkommen, und somit nicht im Targetspektrometer detektiert werden können.

In der Längsrichtung wird der Detektor vom Strahlrohr für die Führung der Antiprotonen durchzogen. Die Protonen werden über das Targetsystem „von oben“ zugeführt.

Um den Wechselwirkungspunkt herum ist der Mikrovertexdetektor (MVD) platziert, gefolgt vom Straw Tube Tracker (STT) und in Strahlrichtung Gas Electron Multiplier (GEM). Die Aufgaben dieser Detektorsystem liegen im Bereich der Vertex- und Spurrekonstruktion und z. T. auch in der Identifizierung geladener Teilchen.

Dieser zentrale Bereich (Central Tracker) ist  von den Systemen zur Messung von Teilchengeschwindigkeit und zur Teilchenidentifikation umgeben (TOF und DIRC). Darauf folgt das Elektromagnetischee Kalorimeter (EMC) zur Detektion und Vermessung von Photonen und Elektronen. Das EMC kann in seinem dichten Detektormaterial (Szintillator) diese Teilchen abbremsen und ihre Bewegungsenergie in einen Lichtblitz umwandeln, welcher dann gemessen werden kann. Auf diese Weise kann die Energie der Teilchen bestimmt werden.

Den Abschluss bildet das Magnetsystem, das unter anderem zur Messung des Impulses der Teilchen dient, da geladene Teilchen sich im Magnetfeld auf gekrümmten Bahnen bewegen. Der Radius dieser Bahn ist proportional zum Impuls und kann mit den bereits beschriebenen Spurdetektoren gemessen werden, so dass der Impuls berechnet werden kann. In den massiven Metallteilen des Magneten sind Detektoren zur Erkennung von Myonen enthalten, da alle anderen Teilchen durch das massive Metall abgeschirmt werden.

Durch die Kombination der Messdaten der einzelnen Detektoren kann das Teilchen bestimmt werden, denn Energie, Impuls, Geschwindigkeit und Ladung können berechnet werden. Aus diesen Daten kann die Ruhemasse des Teilchens bestimmt werden, die zusammen mit der Ladung charakteristisch für jede Teilchensorte ist. Zudem kann ermittelt werden, unter welchem Winkel zueinander und zum Magnetfeld Teilchen erzeugt werden, woraus sich wesentliche Informationen über die zugrunde liegende Wechselwirkung ableiten lassen.

Hier sind die Detektoren nachfolgend in Strahlrichtung angeordnet:

• Driftkammer zur Spurrekonstruktion geladener Teilchen
• Shashlyk-Kalorimeter zur Detektion und Vermessung von Photonen und Elektronen
• Ring Imaging Cherenkov Detector (RICH) zur Teilchenidentifizierung
• Time-of-Flight Detektor (TOF) zur Teilchenidentifizierung
• Magnetsystem zur Impulsbestimmung geladener Teilchen
• Muon Range System zum Nachweis von Myonen

Die Funktion dieser Detektoren entspricht im Wesentlichen der Funktion der Detektoren im Targetspektrometer, die Geometrie der Detektoren ist jedoch an die erwarteten Teilchenwege und -energien angepasst.