Partikelacceleratorer användes till en början mest för experiment inom kärn- och partikelfysiken men har senare fått nya användningsområden inom andra vetenskapsgrenar som fusionsforskning, atomfysik och den kondenserade materiens fysik, bl.a. för att åstadkomma synkrotronljus. Acceleratorer används dessutom alltmer inom medicinen för cancerterapi och för framställning av radioisotoper.