LHC, protonlarını elde etmek için Hidrojen atomlarını iyonize eder. Bir Hidrojen atomu sadece bir proton ve bir elektrondan oluşur. Atomları iyonize ettiklerinde, net bir pozitif yük vermek için bir elektronu çıkarıyorlar. Hidrojen protonları daha sonra elektromıknatıslar tarafından çember boyunca yönlendirilir. Mıknatısların yeterince güçlü olabilmesi için havanın çok soğuk olması gerekir. Tünelin içi sıvı helyum ile soğutuluyor. Sıcaklığı mutlak sıfırın hemen üzerinde tutarlar. Protonlar ışık hızına yakın bir hızla birbirlerine çarpar ve E=mc2 kullanılarak enerjiye dönüştürülür. Daha sonra tersine döner ve kütle oluşturur. Çarpışma bölgesinde dört kat dedektör vardır. Patlama her katmandan geçer ve her dedektör reaksiyonun farklı bir aşamasını kaydeder.
Parçacıklar birbirlerine çarptıklarında, enerjileri birçok farklı parçacığa dönüşür ve hassas dedektörler oluşan parçaların kaydını tutar. Bilim insanları dedektör verilerine dikkatle bakarak parçacıkların nelerden oluştuğunu ve parçacıkların nasıl etkileşime girdiğini inceleyebilir. Bazı parçacıkları tespit etmenin tek yolu budur çünkü onları oluşturmak için çok yüksek enerjiye ihtiyaç vardır. LHC'nin parçacık çarpışmaları gereken enerjiye sahiptir.
LHC'nin üç ana bölümü vardır. Parçacık hızlandırıcı, dört dedektör ve Izgara. Hızlandırıcı çarpışmayı yaratır, ancak sonuçlar doğrudan gözlemlenemez. Dedektörler bunu kullanılabilir verilere dönüştürür ve Grid'e gönderir. Grid, araştırmacıların verileri yorumlamak için kullandıkları bir bilgisayar ağıdır. Normal masaüstü bilgisayarlarla dolu 36 farklı ülkede 170 lokasyon bulunmaktadır. Tüm bu bilgisayarlar birbirine bağlıdır ve birlikte bir süper bilgisayar gibi hareket ederler. LHC'nin Grid'i şimdiye kadar yapılmış en güçlü süper bilgisayar olarak kabul ediliyor. Bilgisayarlar işlem gücünü ve veri depolama alanını paylaşıyor.
Grid çok güçlüdür, ancak dedektörlerden aldığı verilerin yalnızca yüzde birini alabilmektedir. Sınırlılıkları, daha hızlı bilgisayarlar yapmak için LHC'nin kuantum mekaniği hakkında bize öğrettiklerini kullanabilecek kuantum bilgisayarlar yaratma girişimlerini motive etti.
Bilim insanları, Standart Model tarafından var olduğu öngörülen bir parçacık olan Higgs bozonunu bulmak için LHC'yi kullandılar.
Bazı insanlar LHC'nin bir kara delik yaratabileceğini ve bunun çok tehlikeli olacağını düşünüyordu. Endişelenmemek için iki neden var. Birincisi, LHC'nin her gün Dünya'ya çarpan kozmik ışınların yapmadığı hiçbir şeyi yapmaması ve bu ışınların kara delikler yaratmamasıdır. İkinci neden ise LHC kara delikler oluştursa bile bunların çok küçük olacağıdır. Bir kara delik ne kadar küçükse ömrü de o kadar kısa olur. Çok küçük kara delikler insanlara zarar vermeden önce buharlaşır.
LHC ilk kez 10 Eylül 2008'de kullanıldı, ancak soğutma sistemi bozulduğu için çalışmadı. Yüklü parçacıkları hareket ettirmeye yardımcı olan mıknatısların soğuk olması gerekir. Arıza tesisin bir kısmının çökmesine neden oldu. Laboratuvar kış için kapatıldı ve çarpıştırıcı Kasım 2009'a kadar bir daha kullanılmadı. Tamir edilirken bilim insanları Tevatron'u Higgs Bozonu'nu aramak için kullandılar. LHC Kasım 2009'da yeniden çalıştırıldığında, protonları 1,18 TeV'e (teraelektronvolt veya trilyon elektronvolt) hızlandırarak yeni bir hız rekoru kırdı. 30 Mart 2010'da LHC 3.5 TeV'de bir çarpışma yarattı.
