Der IceCube-Neutrinodetektor ist ein Neutrino-Teleskop, das im Moment am Südpol gebaut wird. Wie sein Vorgänger, das Antarctic Muon And Neutrino Detector Array (AMANDA), wird IceCube in den Tiefen des antarktischen Eises gebaut, indem tausende sphärische optische Module (Sekundärelektronenvervielfacher, oder PMTs) in Tiefen von 1450 bis 2450 Meter platziert werden. Diese Sensoren werden an "Strings" mit jeweils 60 Modulen in mit heißem Wasser gebohrten Löchern herabgelassen.

Das Hauptziel des Experiments ist es, Neutrinos im Hochenergiebereich von 10¹⁰eV bis ungefähr 10²¹eV zu detektieren. Die Neutrinos selbst werden dabei aber nicht detektiert, sondern die seltenen Ereignisse, dass Kollisionen eines Neutrinos mit Atomen im Eis stattfinden. Daraus lassen sich die kinematischen Parameter des einfallenden Neutrinos bestimmen. Aktuelle Schätzungen sagen voraus, dass im fertig gebauten IceCube-Detektor etwa eintausend solcher Ereignisse pro Tag detektiert werden. Wegen der hohen Dichte von Eis werden fast alle detektierten Produkte der Kollision Myonen sein. Daher ist das Experiment am meisten sensitiv auf den Fluss von Myonen durch sein Volumen. Die meisten dieser Neutrinos werden von "Kaskaden" aus der Erdatmosphäre kommen, die dort durch kosmische Strahlung produziert werden. Ein unbekannter Anteil der Neutrinos kann jedoch von astrophysikalischen Quellen kommen. Um diese beiden Quellen statistisch zu unterscheiden, wird die Richtung und der Winkel des einfallenden Neutrinos aus seinen Kollisionsprodukten geschätzt. Es lässt sich generell sagen, dass ein von oben kommendes Myon, welches im Detektor runter läuft, sehr wahrscheinlich aus einem atmosphärischen Schauer kommt. Dem hingegen kommt ein hoch laufendes oder im Detektor startendes Myon wahrscheinlich von einer anderen Quelle.

Die Quellen dieser hoch laufenden Neutrinos könnten Schwarze Löcher, Gammablitze oder Supernova-Überreste sein. Mit den von IceCube gesammelten Daten wird sich unser Verständnis von kosmischer Strahlung, Supersymmetrie, Dunkler Materie (WIMPs) und andere Aspekte der Kern- und Teilchenphysik erheblich verbessern lassen.