Cząstki naładowane elektrycznie przyspieszane są przy użyciu pól elektrycznych. O ich energii decyduje różnica potencjałów pomiędzy punktem początkowym i końcowym.

Jednakże w przypadku pola elektrostatycznego występuje ze względów technicznych dość wcześnie ograniczenie energii. Tak więc, aby otrzymać cząstki o bardzo wysokich energiach, trzeba stosować szybkozmienne pola elektryczne, co stanowi znacznie większy problem. Stosujemy w tym celu dwa różnego typu urządzenia: akceleratory liniowe, w których poszczególne obszary przyspieszania umieszczone są jeden za drugim oraz akceleratory kołowe (pierścieniowe), w których cząstki przelatują przez obszary przyspieszania wielokrotnie. Ażeby cząstki nie zderzały się z cząsteczkami powietrza, zmieniając przy tym swój kierunek i tracąc energię, w całej rurze musi panować wysoka próżnia. Konieczną do badań dużą liczbę zderzeń osiąga się grupując cząstki w możliwie najmniejsze pęczki.

Budowa i zasada działania akceleratora liniowego. Aby przyspieszyć cząstki, przykłada się
na poszczególne rury dryfowe zmienne napięcie. W czasie jego zmiany cząstki przelatują wewnątrz rur dryfowych, są zatem ekranowane.
Ponieważ napięcie w obszarach przyspieszania pomiędzy rurami dryfowymi nie może być dowolnie duże, łączy się w akceleratorach liniowych wiele umieszczonych jeden za drugim obszarów przyspieszających. Aby w obszarach tych działała na cząstki maksymalna wartość pola, trzeba odpowiednio dopasować długości rur dryfowych do osiągniętych przez cząstki prędkości. Wewnątrz rury dryfowej cząstki są ekranowane, nie są więc hamowane przy zmianie kierunku pola. Rozwój tej metody doprowadził do zastosowania fal elektromagnetycznych zamiast zmiennego napięcia.

W akceleratorze kołowym (pierścieniowym) cząstki przelatują wielokrotnie przez obszary przyspieszania. Są więc za każdym razem przyspieszane, co powoduje wzrost ich energii.
Zaletą akceleratorów kołowych (pierścieniowych) jest to, że cząstki wielokrotnie wykorzystują obszary przyspieszające. W tym celu muszą one zostać wprowadzone na tor kolisty za pomocą magnesów odchylających. W czasie każdego obiegu powiększa się energia cząstki. Specjalne magnesy ogniskujące umieszczone wzdłuż całego akceleratora zapewniają wąskie skupienie pęczków cząstek w trakcie wielu tysięcy obiegów. Po osiągnięciu energii końcowej można doprowadzić cząstki do wzajemnych zderzeń w określonych miejscach lub do uderzenia w nieruchomą tarczę.