Les accélérateurs fournissent les faisceaux de particules et les mettent en collision. Un faisceau de particules peut être considéré comme, soit une source d'énergie pour produire des états excités, par bombardement de noyaux, ou de nouvelles particules (l'énergie disponible doit, au moins, être égale à l'énergie d'excitation ou à la masse de la nouvelle particule), soit une sonde pour étudier la structure des particules cibles (l'échelle à laquelle la structure est sondée est donnée par la longueur d'onde réduite de de Broglie). L'évolution de ces accélérateurs va dans le sens d'une augmentation de l'énergie pour pouvoir tester des échelles de masse toujours plus élevées ou pour tester la structure à des distances toujours plus courtes. On distinguera les faisceaux de particules élémentaires, leptons et quarks et gluons, ces derniers étant accélérés sous forme de hadrons.