В первых ускорителях частицы были ускорены высоким напряжением, примененным по промежутку между катодом и анодом. Их назвали электронно-лучевыми трубками и были придуманы еще в конце 19-ого столетия. Используя электронно-лучевые трубки, рентген был обнаружен в 1895 году ученым Вильгельмом Конрадом Рентгеном, который получил за это первую Нобелевскую премию в Физике (1901 г.). В 1896 году Джозеф Джон Томсон исследовал природу лучей катода, которые, как определили ученые, были заряжены. Это открытие первой элементарной частицы, электрона, отмечает начало новой эры, т.н. Электронную эпоху.

Томсон был награжден Нобелевской премией 1906 года за работы, связанные с этим открытием. Наиболее распространенный ускоритель сегодня – это электронно-лучевая трубка, которая используется в телевизорах и в дисплеях компьютеров, а также в электронных микроскопах. Существующие различные типы ускорителей были изобретены в последующие пол столетия. Приблизительно в 1920 году появился первый ускоритель частиц высокого напряжения, состоящий из двух электродов, помещенных в вакуумной камере. Позже в 1920-ых годах было предложено использовать изменяющие время потенциалы через серию промежутков. Эти предложения по ускорению частицы путем циркулирования ее по кругу вдохновили Эрнеста Орландо Лоуренса на создание циклотрона.

В циклотроне, изобретенном им, частицы циркулируют в магнитном поле и ускоряются несколько раз. Вместо напряжения постоянного тока, высокочастотное напряжение применено по всей длине трубки так, чтобы частицы были ускорены вдоль спиральной траектории повторным способом. После изобретения принципа стабильности фазы в середине 1940-ых годов были созданы два новых типа ускорителей: линейный ускоритель и синхротрон. В линейном ускорителе промежутки ускорения помещены вдоль прямой линии, а в синхротроне магнитное поле увеличено во время ускорения так, чтобы частицы перемещались в кольца, таким образом, частицы ускорены путем повтора пути следования частицы, и энергия ограничена размером ускорителя, а не максимальным напряжением, которое может быть достигнуто.