LHC ionizuje atómy vodíka, aby získal ich protóny. Atóm vodíka sa skladá len z jedného protónu a jedného elektrónu. Keď ionizujú atómy, odstraňujú jeden elektrón, aby im dali čistý kladný náboj. Vodíkové protóny potom elektromagnety nasmerujú cez kruh. Aby boli magnety dostatočne silné, musí byť veľmi chladno. Vnútro tunela je chladené kvapalným héliom. Udržujú teplotu tesne nad absolútnou nulou. Protóny do seba narážajú rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla a premieňajú sa na energiu pomocou E=mc2. Tá sa potom obráti a vytvorí hmotu. V mieste zrážky sa nachádzajú štyri vrstvy detektorov. Výbuch prechádza každou vrstvou a každý detektor zaznamenáva inú fázu reakcie.
Keď častice do seba narazia, ich energia sa premení na rôzne častice a citlivé detektory sledujú vzniknuté častice. Pozorným skúmaním údajov z detektorov môžu vedci skúmať, z čoho sa častice skladajú a ako na seba vzájomne pôsobia. Toto je jediný spôsob, ako detegovať niektoré častice, pretože na ich vytvorenie je potrebná veľmi vysoká energia. Zrážky častíc na LHC majú potrebnú energiu.
LHC má tri hlavné časti. Je to urýchľovač častíc, štyri detektory a mriežka. Urýchľovač vytvára zrážky, ale výsledky sa nedajú priamo pozorovať. Detektory ich premenia na použiteľné údaje a pošlú ich do siete. Grid je počítačová sieť, ktorú výskumníci používajú na interpretáciu údajov. V 36 rôznych krajinách je 170 miest, ktoré sú zaplnené bežnými stolnými počítačmi. Všetky tieto počítače sú prepojené a spoločne fungujú ako superpočítač. Sieť LHC sa považuje za najvýkonnejší superpočítač, aký bol kedy postavený. Počítače zdieľajú výpočtový výkon a priestor na ukladanie údajov.
Sieť je veľmi výkonná, ale dokáže prijať len približne jedno percento údajov, ktoré dostane z detektorov. Jej obmedzenia motivovali pokusy o vytvorenie kvantových počítačov, ktoré by mohli využiť to, čo nás LHC naučil o kvantovej mechanike, na vytvorenie rýchlejších počítačov.
Vedci použili LHC na objavenie Higgsovho bozónu, častice, ktorej existenciu predpovedá štandardný model.
Niektorí ľudia si mysleli, že LHC by mohol vytvoriť čiernu dieru, čo by bolo veľmi nebezpečné. Existujú dva dôvody, prečo sa netreba obávať. Prvým je, že LHC neurobil nič, čo by neurobilo kozmické žiarenie, ktoré dopadá na Zem každý deň, a toto žiarenie nevytvára čierne diery. Druhým dôvodom je, že aj keby LHC vytvoril čierne diery, boli by veľmi malé. Čím menšia je čierna diera, tým kratšia je jej životnosť. Veľmi malé čierne diery by sa vyparili skôr, ako by mohli ublížiť ľuďom.
LHC bol prvýkrát použitý 10. septembra 2008, ale nefungoval, pretože sa pokazil chladiaci systém. Magnety, ktoré pomáhajú pohybovať nabitými časticami, musia byť chladné. Porucha spôsobila zrútenie časti zariadenia. Laboratórium sa na zimu uzavrelo a urýchľovač sa opäť začal používať až v novembri 2009. Počas jeho opravy vedci využívali Tevatron na hľadanie Higgsovho bozónu. Keď bol LHC v novembri 2009 opäť spustený, stanovil nový rýchlostný rekord urýchlením protónov na 1,18 TeV (teraelektrónvolt alebo trilión elektrónvolt). Dňa 30. marca 2010 LHC vytvoril zrážku pri energii 3,5 TeV.
