A seconda del dispositivo di accelerazione utilizzato e della traiettoria delle particelle, si classificano gli acceleratori in:

(di Cockcroft e Walton, di Van de Graaff, Tandem, ecc.),

in cui l' azione accelerante è dovuta a una tensione continua estremamente intensa applicata tra la sorgente e il tubo acceleratore e in cui la traiettoria delle particelle è rettilinea;

(lineare per elettroni, per protoni e per ioni),

in cui l'azione accelerante è dovuta a una tensione variabile a radiofrequenza, che alimenta una serie di tubi o di cavità allineate che accelerano le particelle in sincronismo con il loro passaggio;

(ciclotrone, sincrociclotrone, betatrone, microtrone, sincrotrone),

in cui la traiettoria circolare delle particelle è dovuta a un campo d'induzione magnetica B (chiamato campo di guida e diretto perpendicolarmente al piano della traiettoria), per effetto del quale sulle particelle di carica q e velocità v agisce la forza di Lorentz F=qv^ B.

Questa è una forza centrale che ne incurva la traiettoria senza però fornire loro energia.

Per un efficiente funzionamento degli acceleratori è particolarmente importante un principio, detto di stabilità di fase.

L' applicazione di questo principio negli acceleratori lineari e negli accelleratori circolari sincroni consente l' accelerazione di particelle a velocità relativistiche (cioè prossime alla velocità della luce).

Si dice che si ha stabilità di fase quando le particelle sono fatte transitare nella zona in cui si effettua l'accelerazione (gap) sempre in sincronismo con un determinato intervallo della fase del campo elettrico accelerante.