Elektronová multiplikace je děj odehrávající se přímo na čipu EMCCD za sériovým registrem, při kterém dochází k zesílení signálu do takové míry, že lze překročit čtecí šum a detekovat i extrémně slabé signály.
Princip EM je založen na putování náboje skrz oblast Multiplication Registru (násobný registr - série hlubších potenciálových jam) – při „pádu“ elektronu do jámy dojde k procesu Impact Ionization (nárazová ionizace) a vzniku dalšího elektronu. Současně dochází ke vzniku specifického šumu indukovaného přesunem náboje, tzv. Clock induced Charge. Tento typ šumu se vyskytuje i u běžné CCD, kde je zanedbatelný (menší než čtecí šum), u EMCCD se však násobí zesílením - v definovaném množství ho lze připočíst k náboji a vytvořit zisk (Gain) až 1000x. Při této strategii zesilování signálu je důležité udržet teplotní šum na minimu velmi intenzivním chlazením senzoru.
