Ускоритель частиц в синхротроне работает следующим образом: 2

1. Частицы вводятся в синхротрон с помощью импульсных электромагнитных полей, получив достаточно большую начальную кинетическую энергию в предварительном ускорителе-инжекторе. 4
2. Частицы циркулируют по замкнутой криволинейной орбите постоянной геометрии. 4 Орбита, как правило, проходит по дугам постоянного радиуса, соединённым короткими прямолинейными участками. 4
3. На прямолинейных участках частицы ускоряются электромагнитным полем высокой частоты, на криволинейных — поворачивают под действием магнитного поля. 4
4. Частицы, увеличивающие свою энергию, удерживаются на фиксированной орбите с помощью нарастающего поля мощных кольцевых магнитов. 2
5. По достижении максимального магнитного поля ускоренные частицы либо направляются на неподвижную мишень, либо (в коллайдерах) сталкиваются со встречным пучком, после чего цикл ускорения повторяется. 2

В синхротронах есть два типа чередующихся кольцевых магнитов: отклоняющие двухполюсные (дипольные), удерживающие частицы на орбите, и фокусирующие четырёхполюсные (квадрупольные). 2 Последние фокусируют частицы, собирая их в узкий пучок, циркулирующий в вакуумной камере. 2