串列加速器的工作原理主要涉及負離子的預加速、電荷剝離和正離子的加速過程。具體來說：
負離子的預加速：負離子源產生的負離子束首先經過預加速，通常預加速電壓為幾百千伏。
電荷剝離：當負離子進入加速管的高壓電極內部時，通過電荷剝離器轉變為帶有N個電荷單位的正離子。這裡的N通常指的是粒子的電荷態。
正離子的第二次加速：正離子隨後進入第二根加速管中，再次受到正高壓的排斥力，進行第二次加速。
能量計算：經過兩次加速後，粒子獲得的總能量為 \( E = (N+1)eV \)，其中E代表粒子的能量，e為電子的電荷，V為加速器端電壓。對於質子（N=1），其能量正好是串列加速器端電壓的兩倍。
串列加速器兩端通常為地電位，而電動機帶動的輸電鏈將正電荷輸送到高壓電極。離子源產生的負離子在加速管中加速，到達高壓端後通過電荷交換室被剝離電荷變成正離子，然後可以在另一加速管繼續加速。這種設計使得總的等效加速電壓比普通的靜電加速器提高了一倍。串列加速器可用於加速從質子到原子序數為92的鈾離子，廣泛套用於核物理實驗、加速器質譜分析、同位素製備等領域。
需要注意的是，串列加速器並不是用來消除網路延遲或提高數據傳輸效率的設備，這些描述與串列加速器的物理原理無關。