早在20世纪初，就有人提出太阳在不停地发出带电粒子，这些粒子被地球磁场俘获，束缚在离地表一定距离的高空形成一条带电粒子带。50年代末60年代初，美国科学家范艾伦根据“探险者”1号、3号、4号的观测资料证实了这条辐射带的存在，确定了它的结构和范围，并发现其外面还有另一条带电粒子带，于是离地面较近的辐射带称为内辐射带，离地面较远的称为外辐射带，因是范艾伦最先发现的，故又称为内范艾伦带和外范艾伦带。
这两条地球辐射带对称于地球赤道排列，且只存在于低磁纬地区上空。内辐射带的中心约在1.5个地球半径，范围限于磁纬±40°之间，东西半球不对称，西半球起始高度低于东半球，带内含有能量为50兆电子伏的质子和能量大于30兆电子伏的电子。外辐射带位于地面上空约2～3个地球半径处，厚约6000公里，范围可延伸到磁纬50°～60°处，其中的带电粒子能量比内带小。一般说来，在内辐射带里容易测得高能质子，在外辐射带里容易测得高能电子。
地球辐射带是空间探测时代的`第一项重大天文发现。1992年2月初，美国和俄罗斯的空间科学家宣布，他们发现了地球的第三条辐射带。新辐射带位于内外范艾伦带当中的位置，是由所谓的反常宇宙线——大部分是丢失一个电子的氧离子构成的。