LHC mengionisasi atom Hidrogen untuk mendapatkan protonnya. Atom Hidrogen hanya terdiri dari satu proton dan satu elektron. Ketika mereka mengionisasi atom, mereka menghilangkan satu elektron untuk memberinya muatan positif bersih. Proton Hidrogen kemudian diarahkan melalui lingkaran oleh elektromagnet. Agar magnet menjadi cukup kuat, itu harus sangat dingin. Bagian dalam terowongan didinginkan oleh helium cair. Mereka menjaga suhu tepat di atas nol mutlak. Proton saling menabrak satu sama lain mendekati kecepatan cahaya dan dikonversi menjadi energi menggunakan E = mc2 . Ini kemudian berbalik dan menciptakan massa. Di lokasi tabrakan, ada empat lapisan detektor. Ledakan melewati setiap lapisan dan setiap detektor merekam tahap reaksi yang berbeda.
Ketika partikel-partikel saling menabrak, energi mereka diubah menjadi banyak partikel yang berbeda, dan detektor yang sensitif melacak potongan-potongan yang tercipta. Dengan melihat secara cermat data detektor, para ilmuwan dapat mempelajari terbuat dari apa partikel-partikel itu dan bagaimana partikel-partikel itu berinteraksi. Ini adalah satu-satunya cara untuk mendeteksi beberapa partikel karena energi yang sangat tinggi diperlukan untuk menciptakannya. Tumbukan partikel LHC memiliki energi yang dibutuhkan.
LHC memiliki tiga bagian utama. Ada akselerator partikel, empat detektor, dan Grid. Akselerator menciptakan tabrakan, tetapi hasilnya tidak dapat diamati secara langsung. Detektor mengubahnya menjadi data yang dapat digunakan dan mengirimkannya ke Grid. Grid adalah jaringan komputer yang digunakan para peneliti untuk menafsirkan data. Ada 170 lokasi di 36 negara berbeda yang diisi dengan komputer desktop biasa. Semua komputer ini terhubung, dan bersama-sama mereka bertindak sebagai superkomputer. Grid LHC dianggap sebagai superkomputer paling kuat yang pernah dibuat. Komputer-komputer tersebut berbagi daya pemrosesan dan ruang penyimpanan data.
Grid sangat kuat, tetapi hanya mampu mengambil sekitar satu persen data yang diterimanya dari detektor. Keterbatasannya telah memotivasi upaya untuk menciptakan komputer kuantum, yang dapat menggunakan apa yang telah diajarkan LHC tentang mekanika kuantum untuk membuat komputer yang lebih cepat.
Para ilmuwan menggunakan LHC untuk menemukan boson Higgs, partikel yang diprediksi ada oleh Model Standar.
Beberapa orang mengira LHC bisa menciptakan lubang hitam, yang akan sangat berbahaya. Ada dua alasan untuk tidak khawatir. Yang pertama adalah bahwa LHC tidak melakukan apa pun yang tidak dilakukan oleh sinar kosmik yang menghantam Bumi setiap hari, dan sinar ini tidak menciptakan lubang hitam. Alasan kedua adalah bahwa bahkan jika LHC memang membuat lubang hitam, lubang hitam itu akan sangat kecil. Semakin kecil lubang hitam, semakin pendek umurnya. Lubang hitam yang sangat kecil akan menguap sebelum bisa melukai manusia.
LHC pertama kali digunakan pada tanggal 10 September 2008, tetapi tidak berfungsi karena sistem pendinginnya rusak. Magnet yang membantu memindahkan partikel bermuatan harus dingin. Kegagalan tersebut menyebabkan sebagian fasilitas runtuh. Laboratorium ditutup selama musim dingin dan collider tidak digunakan lagi sampai November 2009. Sementara diperbaiki, para ilmuwan menggunakan Tevatron untuk mencari Higgs Boson. Ketika LHC dihidupkan kembali pada bulan November 2009, LHC mencetak rekor kecepatan baru dengan mempercepat proton menjadi 1,18 TeV (teraelectronvolt, atau triliun electronvolt). Pada tanggal 30 Maret 2010, LHC menciptakan tabrakan pada 3,5 TeV.
