PMT的特性是标志光电转换作用的某些特性，一般最重要的有三方面的参数，即灵敏度、光谱特性曲线和暗电流。

光电倍增管的灵敏度有两种，一种是阴极灵敏度，另一种是阳极灵敏度。阴极灵敏度是指单位光辐射在光阴极上产生光电流的大小，它是由所用光阴极材料决定的。阳极灵敏度是指光电倍增管在一定外加电压作用下单位光辐射产生的阳极输出电流。阳极灵敏度是随着外加电压大小而改变的。这两种灵敏度是选用PMT的重要参数

由PMT所用的阴极及窗口所用的材料所决定PMT对于不同波长的光的灵敏度也是不一样的。表示PMT的灵敏度随波长而改变的曲线就叫做光谱特性曲线。图中是常用的1P28型光电倍增管的光谱特性曲线。这种PMT的光阳极材料是锑和铯的化合物。由图可以看出在340nm处有最大的灵敏度。各种型号的PMT的特性曲线可以在它们的说明书上找到。

暗电流是指在有光射在光阳极上时光电倍增管的输出电流。暗电流的产生是由光阴极表面的热电子发射及电极之间的所加电压而产生的漏电流。因此，降低温度及降压都能降低暗电流。光电倍增管的暗电流越小，质量越好。