Ciklotron je vrsta pospeševalnika delcev, ki uporablja konstantno magnetno polje in izmenična električna polja za pospeševanje delcev v spiralnem gibanju. Te vrste pospeševalnikov delcev so bile med prvimi zasnovanimi in imajo več prednosti pred zgodnjimi linearnimi pospeševalniki, kot so zahteve glede manjše velikosti. Medtem ko je napredek tehnologije omogočil bolj zapletene vrste pospeševalnikov delcev, se ciklotroni še vedno uporabljajo na številnih različnih področjih. Ciklotron se lahko še vedno uporablja v fizikalnih eksperimentih, zlasti kot zgodnji del večstopenjskega pospeševalnika.
Ciklotron, razvit leta 1932, je pospeševalnik delcev, ki uporablja krožno gibanje, običajno v navzven rastoči spirali, za pospeševanje delcev za številne različne namene. Pospešek delcev običajno zahteva precej veliko razdaljo, da lahko delci dosežejo zadostno hitrost za uporabo v poskusih. Zasnova ciklotrona pa omogoča, da se manjši pospeševalniki uporabljajo z velikim uspehom, saj se delec giblje v krožnem gibanju in prepotuje veliko razdaljo, ne da bi za prehod potreboval dolg ravni hodnik.
Ciklotron v bistvu deluje z uporabo para visoko zmogljivih elektrod, od katerih je vsaka oblikovana kot “D” z ravnimi stranicami druga proti drugi, da ustvari popolno krožno obliko. Začne se v središču kroga, se delec začne odmikati od središča, vendar se z uporabo privlačnosti in odbijanja namesto tega potegne v krožno gibanje. Diode izmenično napolnita med seboj, tako da se delec pospešuje proti eni, nato se ukrivi, ko ga ta odriva in privlači proti drugi, nato pa nadaljuje vzorec med dvema elektrodama. To bi ustvarilo popolno krožno gibanje, če bi ga pustili pri miru, vendar se med obema diodama ustvari magnetno polje, ki je pravokotno na krožno gibanje delca.
To magnetno polje nekoliko premakne gibanje delca, tako da se vsakič, ko preide med dvema elektrodama, nekoliko odmakne od središča kroga. Če delček premaknete rahlo navzven, postane pot, ki jo ima med pospeševanjem, navzven rastoča spirala in ne krog. To omogoča, da delček sčasoma zadene ciljno območje na notranji strani zadrževalne enote, kamor ga je mogoče nato preusmeriti v nadaljnjo študijo ali uporabo.
Ena od glavnih pomanjkljivosti ciklotrona je, da se ciljno območje lahko uporablja samo za delce, ki potujejo s hitrostmi, ki jih je mogoče pravilno izračunati z uporabo Newtonove fizike. Večje hitrosti bi povzročile relativistične učinke in tarča ne bi bila pravilno zadeta, kar pomeni, da ciklotron običajno ne more proizvesti ravni pospeška, kot ga lahko novejši, linearni pospeševalniki. Razvili pa so izokroni ciklotroni, ki lahko kompenzirajo relativistične spremembe delca in so lahko precej učinkoviti.