Gran parte del lavoro svolto al CERN negli ultimi anni era finalizzato alla costruzione del Large Hadron Collider (Grande collisore di adroni) e alla preparazione degli esperimenti collegati. Il progetto è stato completato nel 2008, anche se un incidente tecnico legato alla fase di rodaggio ha costretto a spostare la fase di operazione alla seconda metà del 2009. L'acceleratore - del tipo collisionatore protone-protone - è stato costruito all'interno dello stesso tunnel circolare di 27 km di lunghezza in precedenza utilizzato dal LEP, che è stato spento nel novembre 2000. Il complesso di acceleratori PS/SPS viene utilizzato per pre-accelerare i protoni che in seguito sono immessi nell'LHC. Il tunnel si trova mediamente a 100 m di profondità, in una regione compresa tra l'aeroporto di Ginevra e la catena montuosa del Giura. Cinque diversi esperimenti (ALICE, ATLAS, CMS, LHCb e TOTEM) sono in fase di costruzione: ognuno di essi studierà collisioni tra particelle alle più alte energie mai raggiunte con metodi diversi e facendo uso di tecnologie differenti.
La progettazione di LHC ha richiesto una precisione straordinaria: basti pensare che per mantenere stabili le orbite dei fasci (che raggiungono i 8 TeV di energia - 1 TeV = 1 teraelettronvolt = 1012 eV - un valore mai raggiungo in precedenza), è necessario ricorrere alla tecnologia dei superconduttori e tenere conto, fra l'altro, anche dell'influenza della forza di attrazione gravitazionale esercitata dalla Luna sulla crosta terrestre. Il Large Hadron Collider è stato spento all'inizio del 2013 ed è previsto rimanga inattivo fino al 2015 a causa di per importanti lavori di rinforzo dei dispositivi di sicurezza, prima di riprendere gli esperimenti raggiungendo la massima energia di 14 TeV.
