Un système de diagnostics très complet sera installé sur la machine ITER afin d'engranger les mesures qui permettront de contrôler, d'évaluer et d'optimiser le comportement du plasma dans la machine mais aussi de mieux comprendre la physique des plasmas. Des mesures de température, de densité, de teneur en impuretés et de temps de confinement des particules et de l'énergie seront ainsi réalisées.

Le système se composera d'une cinquantaine de dispositifs de mesure différents utilisant tout l'éventail des techniques modernes de diagnostic des plasmas: fibres optiques, lasers, rayons X, caméra à neutrons, détecteurs d'impuretés, spectromètres de particules, bolomètres à rayonnement, analyseurs de gaz et de pressions.

Dans l'environnement particulièrement agressif de la chambre à vide, les systèmes de diagnostics seront confrontés à des phénomènes inédits et devront faire preuve d'une précision et d'une exactitude extrêmes. L'intensité des flux de particules neutres, des flux de neutrons ainsi que leur fluence seront respectivement cinq, dix et dix mille fois supérieurs aux niveaux les plus élevés enregistrés dans les machines actuelles. Quant à la durée des décharges (période de temps durant laquelle la réaction se maintient), elle sera environ cent fois supérieure.