粒子加速器的原理主要基於電磁場的使用，特別是電場和磁場，以控制並加速粒子。
首先，粒子加速器通過將電子、原子核或其他粒子引入特定的磁場中，使它們獲得一定的動能。然後，這些粒子在電場中被加速，使它們達到極高的速度和能量。在磁場的作用下，粒子被引導形成曲線運動，進一步提高其能量。最後，這些高能量的粒子被射出用於科學研究。
現代粒子加速器如迴旋加速器和同步加速器，利用電磁鐵產生的可變磁場和電場，使粒子在圓形軌道上加速。在這種設計中，粒子在磁場的作用下做圓周運動，每次穿過加速電場時都會被加速。隨著粒子速度的增加，它們會沿著越來越大的軌道運動，但電磁鐵的磁場強度和電場的頻率會相應調整，以保持粒子在軌道上的穩定加速。
粒子加速器的發展經歷了多個階段，包括直線加速器、圓形加速器和環形加速器等。不同類型的加速器在電磁場的套用和粒子加速方式上有所不同，但基本原理相似，即利用電磁場使帶電粒子加速。